Tài liệu Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn (ralstonia solanacearum smith) hại khoai tây tại quảng ninh và biện pháp sinh học phòng trừ bệnh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG NÔNG GIANG NGHIÊN CỨU BỆNH HÉO XANH VI KHUẨN (RALSTONIA SOLANACEARUM SMITH) HẠI KHOAI TÂY TẠI QUẢNG NINH VÀ BIỆN PHÁP SINH HỌC PHÒNG TRỪ BỆNH Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 60.62.01.12 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Tấn Dũng NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đặng Nông Giang i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Tấn Dũng người đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Bệnh cây, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Ban Giám đốc, cán bộ viên chức Trung tâm khoa học và sản xuất lâm nông nghiệp Quảng Ninh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đặng Nông Giang ii MỤC LỤC Lời cam đoan .................................................................................................................i Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục từ viêt tắt ...................................................................................................... v Danh mục bảng ............................................................................................................ vi Danh mục hình ...........................................................................................................viii Danh mục đồ thị ........................................................................................................... ix Thesis Abstract ............................................................................................................xii Phần 1. Mở đầu ........................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1 1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ........................................................................ 3 1.2.1. Mục đích ......................................................................................................... 3 1.2.2. Yêu cầu ........................................................................................................... 3 1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài.......................................................................... 3 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 3 1.4.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................. 3 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu nghiên cứu ....................................................................... 5 2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ..................................................................... 5 2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................... 13 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 19 3.1. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................... 19 3.2. Thời gian nghiên cứu ..................................................................................... 19 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.5. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ................................................................... 19 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 19 Vật liệu nghiên cứu........................................................................................ 19 Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 20 Điều tra bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây tại Quảng Ninh ................... 20 Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường nhân tạo .................................................................................. 20 Nghiên cứu tính gây bệnh, tính độc của vi khuẩn gây bệnh héo xanh khoai tây ........................................................................................................ 20 Khảo sát hiệu quả phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây bằng vi khuẩn Bacillus subtilis và chế phẩm sinh học BT15 ................................... 21 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 21 iii 3.5.1. 3.5.2. Phương pháp điều tra bệnh héo xanh vi khuẩn ngoài đồng ruộng ................... 21 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .......................................... 23 3.5.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn trong điều kiện chậu vại và ngoài đồng ruộng ......................................................... 26 Phương pháp xử lý số liệu.............................................................................. 28 3.5.4. Phần 4. Kết quả và thảo luận .................................................................................... 29 4.1. Tình hình gây hại của bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây tại Quảng Ninh ................................................................................................... 29 4.1.1. 4.1.2. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. Tình hình bệnh héo xanh vi khuẩn hại cây khoai tây trong vụ Đông 2014 và vụ Xuân 2015 ................................................................................................. 30 Điều tra sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây ở vụ xuân 2015 tại Quảng Ninh ........................................................................ 33 Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường nhân tạo .................................................................................. 51 Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái khuẩn lạc của các mẫu phân lập vi khuẩn R. solanacearum hại khoai tây vụ xuân 2015 tại Quảng Ninh............... 53 Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến sự phát triển của các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum............................................. 54 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi đến sự phát triển của các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstoniasolanacearum trên môi trường nhân tạo .............. 55 Nghiên cứu tính gây bệnh của mẫu phân lập vi khuẩn héo xanh hại khoai tây ........................................................................................................ 56 Lây nhiễm bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây ................................... 56 Lây nhiễm bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây cà chua và cây cà tím................. 58 Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây bằng vi khuẩn đối kháng và chế phẩm sinh học BT15 ............................................ 60 Khảo sát khả năng ức chế của vi khuẩn đối kháng Bacillus subtilis với mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh héo xanh hại khoai tây trên môi trường nhân tạo ..... 60 Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây bằng chế phẩm sinh học BT15 trong điều kiện chậu vại ......................................... 61 Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn bằng chế phẩm sinh học BT15 ngoài đồng ruộng ........................................................................... 64 Phần 5. Kết luận và kiến nghị ................................................................................... 67 5.1. Kết luận ......................................................................................................... 67 5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 68 Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 69 Phụ lục ...................................................................................................................... 74 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BVTV Bảo vệ thực vật CT Công thức CIP Trung tâm khoai tây quốc tế Đ/C Đối chứng EM Efficace micro organisms HLPT Hiệu lực phòng trừ HXVK Héo xanh vi khuẩn ICM Quản lý cây trồng tổng hợp KN Khuyến Nông PSA Môi trường nuôi cấy (Pepton, Saccarose, Agar) PGA Môi trường nuôi cấy (Potato, Glucose, Agar) TX Thị xã TLB Tỷ lệ bệnh VSVĐK Vi sinh vật đối kháng VKĐK Vi khuẩn đối kháng v DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1. Kết quả điều tra bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây vụ đông năm 2014 tại Quảng Ninh.................................................................................30 Bảng 4.2. Kết quả điều tra bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây vụ xuân năm 2015 tại Quảng Ninh.................................................................................32 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của giống khoai tây đến sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn ở vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên - Quảng Ninh .......34 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của giống khoai tây đến sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn ở vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu - Quảng Ninh .........35 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của địa thế đất đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên – Quảng Ninh ...............................................................................................37 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của địa thế đất đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân 2015 tại Bình Liêu Quảng Ninh ..............................................................................................39 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên Quảng Ninh ...............................................................................................41 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh ...............................................................................................42 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của công thức luân canh đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân 2015 tại Quảng Yên – Quảng Ninh.........................................................................45 Bảng 4.10. Ảnh hưởng của công thức luân canh đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh .....................................................................................46 Bảng 4.11. Ảnh hưởng của lượng bón phân đạm urê đến bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân 2015 tại Quảng Yên – Q.Ninh ........48 Bảng 4.12. Ảnh hưởng của lượng bón phân đạm urê đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh ...........................................................................50 vi Bảng 4.13. Danh mục các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên cây khoai tây vụ xuân 2015 tại một số vùng ở Quảng Ninh .............................52 Bảng 4.14. Khảo sát đặc điểm hình thái khuẩn lạc của các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường nhân tạo ....................................53 Bảng 4.15. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến sự phát triển của các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum ...............................................55 Bảng 4.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của các mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường PSA ................................56 Bảng 4.17. Kết quả lây nhiễm bệnh từ mẫu phân lập bệnh héo xanh vi khuẩn trên 2 giống khoai tây trong điều kiện chậu vại vụ đông năm 2015 .....................57 Bảng 4.18. Kết quả lây nhiễm bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây cà chua và cây cà tím ....58 Bảng 4.19. Hiệu lực ức chế của vi khuẩn đối kháng Bacillus subtilis với mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường nhân tạo ..........................60 Bảng 4.20. Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic bằng chế phẩm sinh học BT15 trong điều kiện chậu vại .........62 Bảng 4.21. Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Solara bằng chế phẩm sinh học BT15 trong điều kiện chậu vại ...........63 Bảng 4.22. Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai Atlantic tây bằng chế phẩm sinh học BT15 ngoài đồng ruộng ...................64 Bảng 4.23. Khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai Solara tây bằng chế phẩm sinh học BT15 ngoài đồng ruộng......................65 vii DANH MỤC HÌNH Hình 4.1. Triệu chứng bệnh héo xanh khoai tây...................................................... 331 Hình 4.2. Điều tra tình hình bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây ngoài đồng ruộng vụ xuân 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh .............................44 Hình 4.3A. Dòng dịch vi khuẩn từ thân cây khoai tây. ....................................................52 Hình 4.3B. Khuẩn lạc của mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh héo xanh - QN41 trên môi trường PSA. .......................................................................................52 Hình 4.4. Cấy truyền mẫu phân lập gây bệnh héo xanh vi khuẩn ..............................52 Hình 4.5. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc mẫu phân lập vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên môi trường PSA ..........................................................54 Hình 4.6. Lây nhiễm nhân tạo bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây khoai tây ................58 Hình 4.7. Lây nhiễm nhân tạo bệnh héo xanh vi khuẩn trên cây cà chua và cây cà tím ....59 Hình 4.8. Khảo sát khả năng ức chế vi khuẩn Ralstonia solanacearum với mẫu phân lập QN41 bằng vi khuẩn đối kháng - Bacillus subtilis trên môi trường PSA ...............................................................................................61 Hình 4.9. Thí nghiệm khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh HXVK trong điều kiện chậu vại ....................................................................................................64 Hình 4.10. Thí nghiệm khảo sát hiệu lực phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây bằng chế phẩm sinh học BT15 ngoài đồng ruộng .......................66 viii DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 4.1. Ảnh hưởng của giống khoai tây đến sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn ở vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên - Quảng Ninh 34 Đồ thị 4.2. Ảnh hưởng của giống khoai tây đến sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn ở vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu - Quảng Ninh 36 Đồ thị: 4.3. Ảnh hưởng của địa thế đất đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên – Quảng Ninh 38 Đồ thị 4.4. Ảnh hưởng của địa thế đất đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân tại Bình Liêu - Quảng Ninh 39 Đồ thị 4.5. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Quảng Yên – Quảng Ninh 41 Đồ thị 4.6. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh 43 Đồ thị 4.7. Ảnh hưởng của công thức luân canh đến bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân 2015 tại Quảng Yên – Q. Ninh 45 Đồ thị 4.8. Ảnh hưởng của công thức luân canh đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Quảng Ninh 47 Đồ thị 4.9. Ảnh hưởng của lượng bón phân đạm urê đến sự phát sinh phát triển bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân 2015 tại Quảng Yên – Quảng Ninh 49 Đồ thị 4.10. Ảnh hưởng của lượng bón phân đạm urê đến bệnh héo xanh vi khuẩn trên giống khoai tây Atlantic vụ xuân năm 2015 tại Bình Liêu – Q.Ninh 50 ix TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Đặng Nông Giang Tên Luận văn: Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn (Ralstonia solanacearum Smith) hại khoai tây tại Quảng Ninh và biện pháp sinh học phòng trừ bệnh. Ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 60 62 01 12 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Điều tra thực trạng bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây tại Quảng Ninh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh bằng ứng dụng biện pháp sinh học. Phương pháp nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu : Điều tra tình hình bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây (R. solanacearum) tại Quảng Ninh; Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn (R. solanacearum) gây bệnh héo xanh khoai tây thu thập tại Quảng Ninh; Khảo sát khả năng phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây bằng sử dụng vi khuẩn đối kháng và chế phẩm sinh học BT15. - Vật liệu nghiên cứu: Giống khoai tây Atlantic và giống Solara, các mẫu bệnh héo xanh vi khuẩn trên khoai tây; Vi khuẩn Bacilus subtilis, chế phẩm sinh học BT15. - Phương pháp nghiên cứu: Điều tra tình hình bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây theo phương pháp điều tra của Cục Bảo vệ thực vật (1995) và Viện Bảo vệ thực vật (1997); Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên khoai tây trong phòng thí nghiệm theo phương pháp của Kelman (1954); Khảo sát khả năng phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn trong phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng ruộng. Kết quả chính và kết luận Vụ xuân 2015 tại Quảng Ninh bệnh héo xanh vi khuẩn gây hại trên khoai tây ở mức tỷ lệ bệnh từ 3,5% - 7,5%. Các mẫu bệnh héo xanh vi khuẩn được điều tra, thu thập trên 2 giống khoai tây Atlantic và Solara từ đồng ruộng. Bệnh héo xanh vi khuẩn gây hại trên giống khoai tây Atlantic tại huyện Bình Liêu với tỷ lệ bệnh đạt cao nhất là 7,5%, trong các nghiên cứu chúng tôi lựa chọn mẫu phân lập tại Bình Liêu - QN41 để thí nghiệm phòng trừ bệnh. Sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis trong thí nghiệm đánh giá khả năng ức chế mẫu phân lập vi khuẩn x héo xanh QN41 trên môi trường nhân tạo cho thấy vi khuẩn Bacillus subtilis có khă năng ức chế vi khuẩn gây bệnh héo xanh QN41 (Ralstonia solanacearum). Sử dụng chế phẩm sinh học BT15 (trong thành phần có vi khuẩn Bacillus subtilis) để phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây tại nhà lưới cho thấy hiệu lực phòng trừ đạt cao nhất trên giống Atlantic là 71,43% và trên giống Soalra là 75%. Sử dụng chế phẩm sinh học BT15 để phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây ngoài đồng ruộng, kết quả cho thấy hiệu lực phòng trừ đạt cao nhất trên giống Atlantic là 56,23% và trên giống Soalra là 62,5%. xi THESIS ABSTRACT Master candidate: Dang Nong Giang Thesis title: Study on bacterial wilt of potatoes (Ralstonia solanacearum Smith) in Quang Ninh and biological control. Major: Plant Protection Code: 60 62 01 12 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives To survey reality of bacterial wilt of potatoes in Quang Ninh and evaluation effective of biological control Materials and Methods - Research contents : Field surveys of bacterial wilt (R. solanacearum) from potato fields in Quang Ninh; Studies on biological characterizations of R. solanacearum collected in Quang Ninh; Evaluation of controlling bacterial wilt on potatoes in Quang Ninh by using antagonistic bacteria (Bacilus subtilis) and bioproducts such as BT15. - Materials: Potato variesties (Atlantic and Solara), samples of bacterial wilt collected in Quang Ninh; B. subtilis, bioproduct of BT15. - Methods: Field surveys of bacterial wilt disease based on methods of Department of Plant Protection (1995) and Plant Protection Research Institute (1997); Biological characterizations of R. solanacearum were studied based on method of Kelman (1954); Evaluation of control of bacterial wilt on potatoes in vitro, greenhouse and in the field. Main findings and conclusions Field survey showed that disease incidence of potato bacterial wilt ranged from 3,5% to 7,5% in spring season of 2015 in Quang Ninh. Samples of bacterial wilt were collected from both potato verieties Atlantic and Solara. The disease incidence of Atlantic variety was 7,5% in Binh Lieu. The isolate QN41 collected in Binh Lieu was selected for further experiments in laboratory. In this study, one available antagonistic bacterium was used, B. subtilis, to investigate its ability of inhibition against growth of identified R. solanacearum isolate QN41. The results showed that inhibitory efficacy of the antagonistic bacterium (B. subtilis) against R. solanacearum isolate QN41. The use of BT15, a bioproduct containing Bacillus subtilis, was shown to reduce disease incidence. The effective of control was 71,43% (variety Atlantic) and 75% (variety Solara). Furthermore, by using bioproduct of BT15 was applied to control bacterial wilt disease of potato in the field. The results showed that BT15 could reduce the disease incidence. Effective control was 56,23% (variety Atlantic) and 62,5% (variety Solara). xii PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) là một trong những loại cây lương thực quan trọng thứ 4 trên thế giới sau lúa mì, ngô, lúa nước. Khoai tây là cây trồng cạn, ưa lạnh, trải qua quá trình chọn lọc và thuần hóa hiện nay khoai tây có thể được trồng ở các vùng khí hậu khác nhau bao gồm các vùng ôn đới, cận nhiệt đới và nhiệt đới với các điều kiện sinh thái nông nghiệp khác nhau từ đồng bằng đến vùng núi cao. Trên thế giới hiện nay có khoảng 1 tỷ người sử dụng khoai tây làm nguồn lương thực chính với sản lượng 386 triệu tấn, các nước sản xuất và tiêu thụ khoai tây lớn trên thế giới là Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Mỹ. Khoai tây là cây trồng chủ chốt về phương diện an toàn lương thực khi mà dân số thế giới ngày càng tăng (Trung tâm KN Quốc gia, tháng 1/2015). Ở Việt Nam, trong 5 năm từ năm 2009 đến 2013 diện tích trồng khoai tây khoảng 35 nghìn ha, trong đó diện tích trồng khoai tây các tỉnh phí Bắc đạt khoảng 20 nghìn ha. Vùng có diện tích trồng khoai tây lớn và ổn định nhất là đồng bằng sông Hồng với diện tích khoảng trên 12 nghìn ha. Hiện nay năng suất khoai tây trung bình của Việt Nam còn thấp rất nhiều so với thế giới, năm 2013 năng suất trung bình đạt 12,7-13,2 tấn/ha trong đó năm 2013 trên thế giới năng suất bình quân đạt 18,9 tấn/ha. Một trong những nguyên nhân dẫn đến diện tích trồng không tăng và năng suất thấp là do thiếu nguồn củ giống chất lượng tốt (giống sạch bệnh), sâu bệnh gây hại làm giảm năng suất (Trung tâm KN Quốc gia, tháng 1/2015). Tại Quảng Ninh, trong những năm gần đây diện tích trồng khoai tây trung bình đạt khoảng 350 - 400ha/năm, năng suất bình quân đạt 10,5-13 tấn/ha. Diện tích trồng khoai tây tại Quảng Ninh hàng năm còn khiêm tốn và năng suất mới đạt được bằng mức trung bình so với cả nước. Tuy nhiên, Quảng Ninh lại là một tỉnh có tiềm năng phát triển sản xuất khoai tây, do còn nhiều diện tích đất trồng cây nông nghiệp trên vùng núi cao, có khu du lịch và ngành công nghiệp khai thác than khoáng sản phát triển đây sẽ là một thị trường tiềm năng cho tiêu thụ và phát triển sản xuất khoai tây. Khoai tây cũng là một trong những loại cây trồng bị nhiều loại sâu bệnh tấn công và gây hại. Sâu bệnh hại đã làm thiệt hại đáng kể về năng suất cũng như giá trị thương phẩm của củ khoai tây. Sâu bệnh từ nguồn 1 khoai giống còn gây ảnh hưởng và thiệt hại cho cả chuỗi giá trị sản xuất, điều này làm cho các tổ chức cá nhân sản xuất giống và khoai thương phẩm không thể không chú ý đến công tác bảo vệ thực vật, sản xuất giống khoai tây sạch bệnh. Một trong những loại bệnh hại nghiêm trọng và phổ biến hiện nay trên cây khoai tây nói riêng và các cây họ cà nói chung là bệnh héo xanh vi khuẩn do vi khuẩn Ralstonia solanacearum gây ra, bệnh hại làm cây chết, dẫn đến mất năng suất và sản lượng. Quan trọng hơn nữa là nguồn bệnh có thể tồn tại trong đất, trong củ giống đến tận vụ trồng sau bệnh tiếp tục phát sinh, phát triển và gây hại. Bệnh không chỉ hại trên khoai tây mà còn hại trên một số cây trồng khác gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho sản xuất nông nghiệp. Cây khoai tây cũng như một số cây trồng khác khi bệnh HXVK xâm nhiễm và gây hại thì hiệu quả phòng trừ bệnh là không cao, chỉ có thể hạn chế nguồn bệnh để tránh lây lan sang các cây khỏe và tránh lây lan sang các vùng trồng khác. Biện pháp sử dụng thuốc hóa học phòng trừ bệnh hiệu quả đạt chưa cao nên chưa được xem là một giải pháp tốt cho định hướng phòng trừ bệnh. Hiện nay đã có những nghiên cứu trong công tác phòng chống bệnh HXVK hại khoai tây và một số cây trồng khác theo hướng phòng trừ sinh học an toàn cho sức khỏe người sử dụng và bảo vệ môi trường trong sản xuất nông nghiệp nông thôn. Cây khoai tây là một trong những cây trồng được tỉnh Quảng Ninh quy hoạch thành vùng sản xuất tập trung và xây dựng mô hình sản xuất hàng hóa tại các huyện, thị: Thị xã Đông Triều, Thị xã Quảng Yên, huyện Đầm Hà và Huyện Bình Liêu. Hàng năm diện tích trồng của toàn tỉnh khoảng 300 - 350ha trong đó chủ yếu tập trung ở các vùng trồng của các huyện thị nói trên. Năng suất và sản lượng khoai tây tại Quảng Ninh ở mức trung bình thấp so với các tỉnh đồng bằng Sông Hồng (11-12 tấn/ha). Trong quá trình canh tác, hiện nay trên địa bàn các vùng trồng khoai tây tại Quảng Ninh bị sâu bệnh gây hại khá nhiều, làm giảm năng suất và mất sản lượng đáng kể. Một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng trên cây khoai tây là bệnh HXVK, tại Quảng Ninh có những năm bệnh gây hại nặng đến giảm năng suất, sản lượng 40-50%, đối với vùng nhân giống bị mất trắng, không thu được sản phẩm để làm giống gây thiệt hại về giá trị kinh tế lớn cho nông hộ trồng khoai tây. Nhằm góp phần vào việc cải thiện các kỹ thuật canh tác, cũng như tăng năng suất chất lượng và giá trị kinh tế trên cây khoai tây. Xuất phát từ vấn đề thực tiễn khó khăn trong sản xuất khoai tây tại Quảng Ninh hiện nay, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: 2 “Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn (Ralstonia solanacearum Smith) hại khoai tây tại Quảng Ninh và biện pháp sinh học phòng trừ bệnh”. 1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích Điều tra thực trạng bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh bằng ứng dụng biện pháp sinh học. 1.2.2. Yêu cầu - Điều tra ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái kỹ thuật đến sự phát sinh phát triển của bệnh héo xanh vi khuẩn hại khoai tây. - Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của loài R. solanacearum gây bệnh héo xanh khoai tây trên môi trường nhân tạo. - Nghiên cứu tính gây bệnh, tính độc của các mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh héo xanh khoai tây. - Khảo sát khả năng phòng trừ bệnh HXVK hại khoai tây bằng vi sinh vật đối kháng. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Đề tài được tiến hành từ tháng 1 năm 2015 đến hết tháng 12 năm 2015. - Điều tra hiện trạng, đánh giá tình hình gây hại của bệnh HXVK hại khoai tây tại Quảng Ninh. - Nghiên cứu đặc điểm sinh học của vi khuẩn R. solanacearum gây bệnh héo xanh trên cây khoai tây tại Quảng Ninh. - Nghiên cứu một số yếu tố sinh thái và kỹ thuật canh tác ảnh hưởng đến quá trình phát sinh, phát triển bệnh HXVK trên cây khoai tây tại Quảng Ninh. - Thử nghiệm phòng trừ bệnh HXVK hại khoai tây bằng sử dụng chế phẩm BT15 (Bacillus subtilis; Bacillus lichennifomic; Sacharomyces cerevisiae; Lactobacillus plantarum). 1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.4.1. Ý nghĩa khoa học - Từ kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là một nguồn tài liệu tham khảo, dẫn liệu quan trọng để xây dựng một quy trình canh tác cây khoai tây phù hợp với điều kiện sản xuất tại tỉnh Quảng Ninh. 3 - Kết quả nghiên cứu sẽ là nguồn tài liệu tham khảo để đánh giá tác động hiện trạng bệnh héo xanh vi khuẩn Ralstonia solanacearum từ đó ứng dụng biện pháp khắc phục, hạn chế bệnh để đảm bảo năng suất cũng như chất lượng khoai tây. - Kết quả nghiên cứu về một số đặc điểm sinh học, sinh thái học và kỹ thuật canh tác sẽ là một căn cứ có tính khoa học để ứng dụng trong phòng trừ bệnh trên cây khoai tây cũng như một số cây trồng cạn khác tại Quảng Ninh. 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đề xuất, xây dựng tài liệu hướng dẫn quản lý tổng hợp bệnh HXVK trên cây khoai tây phù hợp với điều kiện sản xuất và bảo vệ môi trường. - Làm nguồn tài liệu, làm căn cứ khoa học cho việc quy hoạch, định hướng phát triển sản xuất khoai tây giống và khoai tây thương phẩm tại Quảng Ninh. 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC Bệnh héo xanh do vi khuẩn gây ra là một trong những loại bệnh hại cây trồng nguy hiểm trên thế giới. Bệnh gây hại nghiêm trọng trên các cây họ cà đặc biệt là trên cây khoai tây, bệnh làm giảm năng suất, chất lượng khoai tây. Vi khuẩn gây bệnh héo xanh được Smith nghiên cứu vào năm 1896 và đặt tên là Pseudomonas solanacearum, sau đó 100 năm tác giả Yabuuchi đã nghiên cứu và đề nghị chuyển tên là Ralstonia solanacearum. Bệnh HXVK do loài Ralstonia solanacearum gây ra hại trên nhiều loại cây trồng, làm giảm năng suất, chất lượng, gây thiệt hại về kinh tế, làm giảm đến 70 giá trị kinh tế trên cây khoai tây (Sinha, 1986). Bệnh HXVK thích hợp với nhiều điều kiên khí hậu, có khả năng phân bố rộng, bệnh gây hại nghiêm trọng ở các vùng nhiệt đới, á nhiệt đới và những vùng có khí hậu nóng ẩm (Hayward, 1991; Kelman, 1997). Tại Trung Quốc, bệnh HXVK gây hại trên nhiều loại cây trồng và phân bố rộng rãi không chỉ có trên các cây họ cà như: cà chua, cây cà, khoai tây, thuốc lá, gừng mà còn gây hại phổ biến trên các cây thân gỗ như ôliu (Olea europoeo), cây dâu (Morus alba) (He, 1986). Bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum Smith gây ra đã gây hại nghiêm trọng cho ngành công nghiệp sản xuất khoai tây ở Malawi do làm giảm năng suất và chất lượng bảo quản của củ sau khi thu hoạch. Mức độ nhiễm bệnh của vi khuẩn gây bệnh héo xanh được đánh giá là cao hơn 25% so với các loại vi khuẩn khác (Kagona, 2008). * Phổ ký chủ của vi khuẩn gây bệnh héo xanh (R. solanacearum) Loài vi khuẩn R. solanacearum gây bệnh cho gần 450 loài cây trồng thuộc 50 họ bao gồm cây trồng, cây cảnh và cỏ dại. Vi khuẩn gây bệnh HXVK R. solanacearum là loài ký sinh đa thực, có thể gây hại trên: khoai tây, cà chua, lạc, thuốc lá,… và cây vừng, cỏ dại. R. solanacearum phân bố rộng trên toàn thế giới từ vùng nhiệt đới đến vùng ôn đới (Châu Á, Bắc Á). Đây là vi khuẩn gây bệnh tồn tại trong đất và lây lan qua nước. Vi khuẩn gây bệnh thuộc race 3, biovar 2, phylotype IIB và sequevar 1 (2) có nguồn gốc từ vùng cao nguyên nhiệt đới, phân bố rộng rãi trên khắp thế giới trừ Canada và Mỹ. Một trong những cây ký chủ chính của loài vi khuẩn gây hại này là cây khoai tây và cà chua. Ngoài ra vi khuẩn còn gây bệnh trên các loài vật chủ khác như hạt tiêu, thuốc lá, cây phong lữ và cỏ dại (Patrice, 2009). 5 * Sự tồn tại của vi khuẩn gây bệnh héo xanh (R. solanacearum) Vi khuẩn có thể tồn tại lâu dài trong đất, trong tàn dư cây bệnh và trên cỏ dại. Nhiều công trình của các tác giả trước đây đã công bố cho thấy sự tồn tại của vi khuẩn R. solanacearum bị ảnh hưởng rất lớn bởi điều kiện môi trường như: nhiệt độ và độ ẩm đất (Persley, 1986). Trong điều kiện nhiệt độ thấp (<40C) mật độ vi khuẩn giảm nhanh chóng nhưng vi khuẩn vẫn có thể tồn tại và thường ở trạng thái tiềm ẩn. Trong môi trường tự nhiên, vi khuẩn R. solanacearum biovar 3 race 2 có thể sống sót qua mùa đông trong cỏ dại thủy sinh, trong các phần sót lại của cây trên đồng ruộng hoặc trong vùng đất quanh rễ của các cây ký chủ (Patrice, 2008). * Con đường lây lan của vi khuẩn gây bệnh héo xanh (R. solanacearum) Vi khuẩn R. solanacearum là tác nhân gây bệnh tồn tại trong đất, vi khuẩn này có thể tồn tại và phân tán trong một thời gian dài trong đất hoặc nước bị nhiễm khuẩn. Vi khuẩn thường lây nhiễm thông qua rễ cây khoai tây (thông qua các vết thương hoặc tại các điểm xuất hiện của rễ bên). Các sinh vật trong đất có thể gây ra tổn thương cho rễ cây và tạo điều kiện cho sự xâm nhập của vi khuẩn R. solanacearum vào cây. Trong một số trường hợp, vi khuẩn từ cây bị nhiễm bệnh có thể lây lan qua các cây chưa bị nhiễm bệnh qua nước tưới. Vi khuẩn R. solanacearum có thể tồn tại trong nhiều ngày thậm chí nhiều năm trong củ giống khoai tây bị nhiễm bệnh. Từ những nguồn bệnh đó, vi khuẩn có thể lây lan từ những ruộng bị nhiễm bệnh đến các ruộng chưa bị nhiễm bệnh qua đất dính trên nông cụ, nước tưới hay do mưa. * Một số đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn gây bệnh héo xanh (R. solanacearum) Đã có một số nghiên cứu và công bố về đặc điểm sinh hóa chính của vi khuẩn R. solanacearum, đã cho thấy: Vi khuẩn không hóa lỏng gelatin, thủy phân tinh bột, không có khả năng tạo indol và không sử dụng arginin; Ngược lại R. solanacearum có khả năng tạo ra H2S khử nitrat, có khả năng thủy phân tween 80, có phản ứng oxidaza và catalaza, urê, pectin, ôxi hóa acetat, malonat và gluconat. Vi khuẩn R. solanacearum là vi khuẩn hiếu khí, không hình thành bào tử và có khả năng tổng hợp poly-β-hydroxybutyrat như là nguồn các bon dự trữ. Nó có thể tổng hợp sắc tố khuếch tán màu nâu trên môi trường thạch có chứa Tyrozin. Loài R. solanacearum có thể khử nitrat thành nitrit và tạo ra khí nhưng không thể thủy phân tinh bột, hóa lỏng yếu hoặc không hóa lỏng gelatin. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn phát triển trong khoảng từ 250C - 350C (He and Hua, 1983). 6 Tính độc của vi khuẩn có mối quan hệ với hình thái khuẩn lạc và các race tổng hợp độc tố polysaccharid ngoại bào. Các biovar đột biến của R. solanacearum có thể được phát hiện dễ dàng khi chúng được cấy vạch trên môi trường thạch TZC (2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride) sau 36-48 giờ (Kelman, 1954). Những đột biến có tính độc hoặc không có tính độc thường hình thành các khuẩn lạc nhỏ hình chai có một quầng xẫm nổi bật. Các chủng độc thường hình thành những khuẩn lạc màu trắng, thể nhầy lỏng, khoanh tròn mực với màu phớt hồng ở tâm. Khả năng tổng hợp chất nhầy polysaccharide là một thuộc tính chung của tất cả các chủng phân lập R. solanacearum có tính độc. Tuy nhiên sự tương quan giữa khả năng tổng hợp chất nhầy và tính độc của vi khuẩn rất phức tạp. Cho đến nay đã có nhiều tác giả công bố kết quả nghiên cứu về race của loài R. solanacearum. Người ta đã phát hiện và công bố 5 race khác nhau trên cơ sở phân biệt về phạm vi ký chủ, phân bố địa lý và khả năng tồn tại ở những môi trường khác nhau. Dựa vào khả năng sử dụng, oxy hóa nguồn cacbon của 3 loại rượu mạch vòng (hexose alcohol) là manitol, sorbitol, dulcitol và 3 loại đường là lactoza, maltoza, cellobioza (Hua et al., 1984) đã nghiên cứu và phân loại vi khuẩn đến biovar (thứ sinh học). Theo các tác giả, loài R. solanacearum có 5 biovar gây bệnh HXVK đó là: - Biovar 1: Không có phản ứng ôxy hóa hai nhóm đường và nhóm rượu. - Biovar 2: Chỉ ôxy hóa nhóm đường và không ôxy hóa nhóm rượu. - Biovar 3: Có phản ứng ôxy hóa cả nhóm đường và nhóm rượu. - Biovar 4: Chỉ có phản ứng ôxy hóa nhóm rượu. - Biovar 5: Chỉ ôxy hóa lactoza, maltoza, cellobioza và manitol mà không ôxy hóa sorbitol và dulcitol. Vi khuẩn R. solanacearum có phổ ký chủ rộng, tồn tại lâu trong tàn dư thực vật và trong đất. Hơn nữa vi khuẩn có tính đa dạng với nhiều race, biovar và các dòng có tính độc khác nhau, các biến thể tùy theo điều kiện tự nhiên, môi trường nên phòng chống gặp rất nhiều khó khăn. Theo Hayward (1994) cho biết để phòng chống bệnh HXVK theo phương pháp phòng trừ tổng hợp được hiệu quả, cần thiết phải biết về trạng thái của cây (giai đoạn và hiện trạng sinh trưởng của cây), race và biovar của vi khuẩn có mặt tại khu vực, các biovar và biến thể (pathotype) của vi khuẩn và các phương thức lan truyền. Trong các kết quả công 7