Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh để tăng cường tính kích kháng đối với bệnh khô cành ngọn ke

NĂM 2014

MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU . vi
DANH MỤC CÁC BẢNG . viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . x
PHẦN MỞ ĐẦU . 1
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU . 6
1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 6
1.1.1. Nghiên cứu về Keo tai tượng 6
1.1.2. Nghiên cứu về bệnh hại keo . 9
1.1.3. Nghiên cứu biện pháp phòng trừ bệnh hại keo . 10
1.1.4. Nghiên cứu tính kích kháng bệnh của cây trồng 11
1.1.5. Nghiên cứu về vi sinh vật nội sinh 13
1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 16
1.2.1 . Nghiên cứu về Keo tai tượng . 16
1.2.2. Nghiên cứu về bệnh hại keo . 18
1.2.3. Nghiên cứu biện pháp phòng trừ bệnh hại keo . 22
1.2.4. Nghiên cứu tính kích kháng bệnh của cây trồng 25
1.2.5. Nghiên cứu về vi sinh vật nội sinh 26
1.3. Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu . 28
1.3.1. Đặc điểm tự nhiên của huyện Thanh Sơn, Phú Thọ 28
1.3.2. Đặc điểm tự nhiên của huyện Hàm Yên, Tuyên Quang 29
1.3.3. Đặc điểm tự nhiên huyện Văn Bàn, Lào Cai 30
1.3.4. Đặc điểm tự nhiên huyện Bảo Thắng, Lào Cai 31
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG - ĐỊA ĐIỂM - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu 32
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 32
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu . 32
2.2. Nội dung nghiên cứu . 32
2.2.1. Nghiên cứu bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng 32
2.2.2. Nghiên cứu vi khuẩn nội sinh và khả năng kích kháng nấm gây bệnh . 33
2.2.3. Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn nội sinh 33
2.2.4. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn nội sinh để kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng . 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu 34
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng 34
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu vi khuẩn nội sinh và khả năng đối kháng với nấm gây bệnh 42
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi khuẩn nội sinh 48
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn nội sinh để kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng . 51
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54
3.1. Bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng 54
3.1.1. Xác định nguyên nhân gây bệnh . 54
3.1.2. Đặc điểm sinh học của nấm gây bệnh 62
3.1.3. Điều tra bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng . 66
3.2. Vi khuẩn nội sinh và khả năng đối kháng nấm gây bệnh 67
3.2.1. Phân lập vi khuẩn nội sinh và đánh giá khả năng đối kháng nấm gây bệnh 67
3.2.2. Đặc điểm, hình thái và định danh vi khuẩn nội sinh có hoạt tính đối kháng cao 73
3.2.3. Vi khuẩn nội sinh kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng . 77
3.2.4. Một số đặc điểm sinh học khác của vi khuẩn nội sinh có hoạt tính kháng bệnh cao 80
3.3. Tạo chế phẩm vi khuẩn nội sinh . 82
3.3.1. Điều kiện nhân sinh khối 82
3.3.2. Tạo chế phẩm và đánh giá chất lượng chế phẩm theo thời gian bảo quản 84
3.4. Ứng dụng chế phẩm vi khuẩn nội sinh để kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng 86
3.4.1. Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn nội sinh đến sự nảy mầm của hạt 86
3.4.2. Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn nội sinh đến kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng trong giai đoạn vườn ươm . 88
3.4.3. Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn nội sinh đến kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng ở giai đoạn cây 1 năm tuổi 92
KẾT LUẬN - TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ . 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 110

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của luận án
Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) là loài cây sinh trưởng nhanh, chu kỳ kinh doanh ngắn, gỗ được dùng làm đồ nội thất, vật liệu xây dựng, nguyên liệu giấy ngoài ra, Keo tai tượng là loài cây có khả năng tổng hợp nitơ tự do trong khí quyển rất cao. Keo tai tượng có khả năng thích ứng với nhiều vùng sinh thái, đây là loài cây cải tạo đất, tăng độ phì, độ xốp và các tính chất lý, hóa khác của đất (Lê Đình Khả et al., 2003)[8]. Keo tai tượng đã được gây trồng rộng rãi trên khắp cả nước ở quy mô rừng trồng tập trung và trồng cây phân tán. Theo thống kê đến 31 tháng 12 năm 2012, diện tích rừng trồng cả nước ta là 3.438.200 ha (Quyết định số 1739/QĐ-BNN-TCLN ngày 31/7/2013 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn[18], diện tích rừng trồng các loài keo chiếm tỷ lệ lớn 990.018 ha trong đó Keo tai tượng chiếm tỷ lệ nhiều nhất 590.977 ha (thống kê tổng diện tích rừng trồng theo từng loài cây của 42 tỉnh tính đến 31/12/2011). Trước sự gia tăng nhanh về diện tích, các rừng trồng keo đã xuất hiện nhiều loại bệnh hại gây khó khăn không nhỏ ở một số địa phương trong cả nước trong đó Keo tai tượng bị bệnh nặng nhất. Ở miền Bắc Việt Nam có khoảng 1000 ha Keo tai tượng bị bệnh khô cành ngọn, nguyên nhân do nấm Colletotrichum gloeosporioides Strain gây ra những khu vực bị bệnh nặng như: huyện Hàm Yên tỉnh Tuyên Quang, huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ, huyện Văn Bàn tỉnh Lào Cai, xã Gia Phú thuộc huyện Bảo Thắng tỉnh Lào Cai gây ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng rừng trồng và gây thiệt hại nặng về mặt kinh tế. Tại Bầu Bàng tỉnh Bình Dương một số dòng keo đã bị mắc bệnh phấn hồng với tỷ lệ và mức độ bị bệnh khá cao, gây nhiều thiệt hại cho sản xuất. Tại Kon Tum, năm 2001 có khoảng 1000 ha rừng keo lai 2 tuổi bị nhiễm bệnh loét thân, thối vỏ và dẫn đến khô ngọn, với tỷ lệ bị bệnh khác nhau ở các địa phương. Tỷ lệ bị bệnh nặng nhất ở Ngọc Tụ huyện Ngọc Hồi tỉnh Kon Tum lên đến 90% cây bị chết ngọn. Tại Đạ Tẻh, tỉnh Lâm Đồng, Keo tai tượng trồng thuần loài với tổng diện tích hơn 400 ha có 118,5 ha bị bệnh với tỷ lệ từ 7 - 59% trong đó có một số diện tích bị hại rất nặng (Phạm Quang Thu, 2002)[25].
Áp dụng biện pháp hóa học để phòng trừ bệnh cho rừng trồng là khó thực hiện khi diện tích rừng trồng lớn nên gây tốn kém về mặt kinh tế và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Nghiên cứu giảm thiểu ảnh hưởng của bệnh bằng biện pháp chọn giống kháng bệnh đã được các nhà khoa học quan tâm. Việc khai thác tính chống chịu của các giống cây ngày càng được quan tâm và được coi là chiến lược bảo vệ thực vật của thế kỷ XXI. Phương pháp truyền thống theo hướng này là sử dụng khả năng chống chịu di truyền, có nghĩa là chọn tạo ra những giống cây trồng có đặc tính chống chịu bệnh và áp dụng trong sản xuất để chủ động phòng ngừa bệnh. Tuy vậy trên nhiều loại cây trồng và đối với nhiều loại bệnh, các giống chống chịu cao là ít. Để khắc phục tình trạng trên một hướng đi mới đang được quan tâm đó là phương pháp kích thích tính kháng bệnh bằng việc sử dụng vi sinh vật nội sinh.
Vi sinh vật nội sinh là những vi sinh vật cư trú trong nội mô của thực vật, chúng không có biểu hiện ra bên ngoài và không gây tác động xấu đến thực vật mà chúng ký sinh (Holiday,1989)[65]; (Schulz và Boyle, 2006)[98] (Chanway C.P,1996)[47]. Hiện tại có khoảng 300.000 loài thực vật tồn tại trên trái đất, mỗi loài là một ký chủ cho một đến nhiều loài vi sinh vật nội sinh cư trú. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa thực vật và vi sinh vật nội sinh còn ít, vai trò của vi sinh vật nội sinh đối với cây chủ còn chưa được sáng tỏ. Vi sinh vật nội sinh có khả năng kiểm soát và ngăn cản quá trình xâm nhiễm của mầm bệnh trên thực vật (Sturz và Matheson, 1996)[104]; (Duijff et al., 1997)[52], ở côn trùng (Azevedo et al., 2000)[41] và cả ở tuyến trùng (Hallmann et al., 1997, 1998)[61][62]. Trong một số trường hợp chúng có thể đẩy mạnh tốc độ nẩy mầm của hạt, thúc đẩy sự hình thành cây con trong điều kiện bất lợi và nâng cao khả năng tăng trưởng của thực vật thiết lập mối quan hệ hai bên cùng có lợi (Bent và Chanway, 1998)[43]. Vi sinh vật nội sinh thúc đẩy quá trình sinh trưởng của cây chủ vì đã tạo ra một hàng rào kiểm soát sinh học bằng cách tiêu diệt trực tiếp các mầm bệnh đã xâm nhiễm vào cây chủ.
Để góp phần quản lý dịch bệnh hại Keo tai tượng có hiệu quả không gây ô nhiễm môi trường, tác giả đã tiến hành nghiên cứu về vi khuẩn nội sinh trên Keo tai tượng ở các cấp bệnh hại khác nhau, từ đó làm sáng tỏ vai trò của vi khuẩn nội sinh trong việc bảo vệ cây chủ. Ngoài ra vi khuẩn nội sinh giúp cây tăng cường khả năng sinh trưởng.
Xuất phát từ những lý do trên, luận án “Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh để tăng cường tính kích kháng đối với bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng tại một số vùng sinh thái chính ở miền Bắc Việt Nam” đặt ra là rất cần thiết, có ý nghĩa cả về lý luận và thực tiễn.
2. Mục tiêu của luận án
2.1. Mục tiêu tổng quát
Xác định được cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng bằng vi khuẩn nội sinh.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định được nguyên nhân gây bệnh, đặc điểm sinh học của nấm gây bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng.
- Làm sáng tỏ vai trò của vi khuẩn nội sinh có khả năng sinh hoóc môn sinh trưởng (IAA), phân giải lân và đối kháng với nấm gây bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng.
- Nghiên cứu được biện pháp phòng trừ bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng ở giai đoạn vườn ươm và rừng trồng.
- Ứng dụng vi khuẩn nội sinh để tăng cường khả năng kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng.
3. Phạm vi nghiên cứu
3.1. Giới hạn đối tượng nghiên cứu
- Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)
- Nấm Colletotrichum gloeosporioides Strain
- Vi sinh vật nội sinh trong nghiên cứu này là các chủng vi khuẩn nội sinh.
3.2. Giới hạn địa điểm nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi sau:
Nghiên cứu về bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng do nấm C. gloeosporioides ở miền Bắc Việt Nam bao gồm các địa điểm: huyện Thanh Sơn tỉnh Phú Thọ, huyện Hàm Yên tỉnh Tuyên Quang, huyện Bảo Thắng tỉnh Lào Cai đây là những khu vực có diện tích trồng Keo tai tượng lớn và có nhiều khu vực bị bệnh khô cành ngọn, huyện Văn Bàn tỉnh Lào Cai là nơi tác giả đã trực tiếp phụ trách kỹ thuật từ khâu gieo, ươm đến trồng rừng Keo tai tượng xuất xứ Úc từ năm 2008.