Tài liệu Tình hình bệnh hại trên giống cây trồng thực vật ở Việt Nam.

ĐỀ TÀI: Tình hình bệnh hại trên giống cây trồng thực vật ở Việt Nam.

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Pḥng bệnh học phân tử - Viện di truyền nông nghiệp cựng cỏc cỏn bộ công nhân viên trong phũng đó tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập vừa qua.
Em c̣ng xin gửi lời cảm ơn đến Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm - Đại học Bách Khoa Hà Nội và cô Nguyễn Xuơn Sơm tạo điều kiện cho em hoàn thành đợt thực tập kỹ thuật.

LỜI MỞ ĐẦU

Viện Di truyền nông nghiệp được thành lập ngày 10/10/1989, tiền thân của Viện là Trung tâm Di truyền Nông nghiệp (thành lập năm 1984). Hiện nay, Viện nằm trên địa bàn huyện Từ Liêm, Hà Nội.
Chức năng chính của Viện là :
-Nghiên cứu, ứng dúng cỏc phương pháp di truyền học hiện đại và công nghệ sinh học để chọn tạo các giống cây trồng có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu sâu bệnh và các điều kiện bất lợi của mụt trường.
-Tạo các chủng vi sinh vật mới phục vụ bảo quản và chế biến lương thực- thực phẩm, sản xuất các loại chế phẩm sinh học phục vụ nền nông nghiệp bền vững và bảo vệ môi trường.
-Tăng cường hợp tác quốc tế và tham gia đào tạo cán bộ về lĩnh vự Di truyền và Công nghệ sinh học.
Để thực hiện được các chức năng trên, Viện đă tổ chức thành 10 đơn vị nghiên cứu và chuyển giao công nghệ với tổng số cán bộ là 116 người trong đó có 3 tiến sĩ , 6 phó giáo sư, 16 phó tiến sĩ và 8 thạc sĩ. Để thực hiện được các chức năng trên, Viện đă tổ chức thành 10 đơn vị nghiên cứu và chuyển giao công nghệ với tổng số cán bộ là 116 người trong đó có 3 tiến sĩ , 6 phó giáo sư, 16 phó tiến sĩ và 8 thạc sĩ.
Trong những năm qua, Viện đă đạt được rất nhiều thành tựu, đă thực hiện và chủ tŕ 18 đề tài nhà nước, 42 đề tài cấp ngành, 8 dự án sản xuất thử, tạo được nhiều giống lúa mới và các chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp, tạo ra các quy tŕnh tiến bộ kỹ thuật được công nhận. Ngoài ra, Viện c̣n thực hiện các dự án hợp tác quốc tế với các tổ chức UNDP, FAO . Nhờ các thành tự trên mà Viện đă nhận được nhiều giải thưởng có giá trị cả trong và ngoài nước: Giải thưởng quốc tế về đóng góp phát triển nông nghiờph Châu Trong những năm qua, Viện đă đạt được rất nhiều thành tựu, đă thực hiện và chủ tŕ 18 đề tài nhà nước, 42 đề tài cấp ngành, 8 dự án sản xuất thử, tạo được nhiều giống lúa mới và các chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp, tạo ra các quy tŕnh tiến bộ kỹ thuật được công nhận. Ngoài ra, Viện c̣n thực hiện các dự án hợp tác quốc tế với các tổ chức UNDP, FAO . Nhờ các thành tự trên mà Viện đă nhận được nhiều giải thưởng có giá trị cả trong và ngoài nước: Giải thưởng quốc tế về đóng góp phát triển nông nghiêph Châu Á Thái B́nh Dương, huân chương lao động hạng 3 .



GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỆNH HỌC THỰC VẬT

I. Quan niệm về bệnh hại thực vật
Việc chỉ ra được chính xác lúc nào cây bị bệnh luôn là một vấn đề khó khăn và được các nhà khoa học quan tâm nghiờn cứu. Người ta cho rằng một cây được coi là khoẻ mạnh và phát triển b́nh thường khi nó biểu hiện các chức năng sinh lư ở mức tối đa tiềm năng di truyền của nú. Cỏc tế bào mô phân sinh của cây khoẻ mạnh thực hiện chức năng phân chia và chuyờn hoỏ khi cơ thể đ̣i hỏi là cần thiết. Các kiểu tế bào chuyờn hoỏ khác nhau hấp thụ nước và dinh dưỡng từ đất, đưa nước và dinh dưỡng đến tất cả các bộ phận của cây, tiến hành quá tŕnh quang tổng hợp, các quá tŕnh chuyển hoá và trao đổi chất, hoặc lưu giữ các sản phẩm của quá tŕnh quang tổng hợp và tạo hạt hoặc các cơ quan tái tạo khắc cho khả năng sinh tồn và phát triển. Bất cứ khi nào các tế bào của một cây hay một bộ phận nào đó của cơy cú khả năng thực hiện một hay nhiều chức năng đặc biệt bị can thiệp do các vi sinh vật hoặc là yếu tố mụt trường bất lợi thỡ cỏc hoạt động của các tế bào bị gián đoạn, bị thay đổi hay bị ức chế hoặc bị chết và cây trồng trở nên bị bệnh.
Đầu tiên bệnh mới chỉ xảy ra ở một vài tế bào và vẫn chưa biểu hiện ra nhưng chỉ trong một thời gian ngắn, bệnh lan rộng và các bộ phận cây bị bệnh bắt đầu thay đổi và biểu hiện ra ngoài các triệu chứng bệnh mà mắt thường có thể thấy được. Dùa vào những thay đổi mà cây thể hiện khi phản ứng lại sự xâm nhiễm của vi sinh vật hay ảnh hưởng của các yếu tố môi trường bất lợi mà chúng ta có thể biết được mức độ bệnh của cây. Từ đó bệnh của cơy cú thể được định nghĩa là : một chuỗi các phản ứng của các tế bào và cỏc mụ thực vật với các vi sinh vật gây bệnh hoặc với các yếu tố môi trường mà ta có thể nh́n thấy được hoặc khụng nhỡn thấy được, dẫn đến những thay đổi bất lợi theo h́nh dạng, chức năng, hoặc t́nh trạng nguyên vẹn của cây trồng và có thể dẫn đến sự suy yếu hoặc có thể gây chết toàn phần hoặc từng phần của cây.
Các tác nhân gây bệnh vi sinh vật thường gây bệnh bằng cách can thiệp vào quá tŕnh trao đổi chất của tế bào cây thông qua các enzyme, các chất độc tố, các chất điều hoà sinh trưởng và các loại chất khác mà chúng tiết ra khi tiếp xúc với cây chủ, hoặc hấp thụ dinh dưỡng của tế bào chủ phục vụ cho mục đích sử dụng của chúng. Một số sinh vật khác lại gây bệnh bằng cách sống kư sinh và phát triển, sinh sản trong hệ thống bó mạch mô gỗ hay bó mạch libe và hậu quả tất yếu là làm tắc nghẽn đường vận chuyển lên xuống của nước và của đường. Ngoài ra, các yếu tố môi trường cũng gây bệnh trên thực vật khi tác động với mức ngoài ngưỡng chống chịu của cây.
Có rất nhiều loại bệnh hại cây trồng, chúng được phân nhóm theo rất nhiều tiêu chuẩn: theo triệu chứng bệnh, theo bộ phận cây bị bệnh, theo loại cây bị bệnh . Hiện nay, phổ biến nhất là người ta phân loại bệnh cơy dựa vào loại tác nhân gây bệnh. Theo tiêu chuẩn này, bệnh thực vật được chia làm 2 loại: bệnh gây ra do các yếu tố sinh học và bệnh gây ra bởi các yếu tố không sinh học. Theo tiêu chuẩn này, ta có thể chỉ ra được nguyên nhân gây bệnh, quá tŕnh tiến triển và cách lan truyền bệnh từ đó suy ra được biện phỏp phũng trừ bệnh








PHẦN I: NUễI CẤY Mễ TẾ BÀO THỰC VẬT

I. Khái niệm chung:

Nuôi cấy mô tế bào là một phạm trự khỏi niệm chung cho tất cả các loại nuôi cấy những nguyên liệu thực vật hoàn toàn sạch các vi sinh vật trờn mụi trường dinh dưỡng nhân tạo và trong điều kiện vô trùng. Bao gồm:
- Nuôi cấy các cơ thể thực vật hoàn chỉnh.
- Nuôi cấy các cơ quan, bộ phận tách rời của thực vật như mẩu lá, mẩu rễ, một đoạn thân, một bộ phận của hoa, quả .
- Nuôi cấy phôi non (phôi chưa phơn hoỏ hoàn toàn), phôi trưởng thành.
- Nuôi cấy mô sẹo (callus)
- Nuôi cấy tế bào: Tế bào thực vật đơn (nuôi cấy huyền phù tế bào), tế bào trần

Công nghệ nuôi cấy mô, tế bào thực vật dựa trờn tớnh toàn năng của tế bào do Haberlandtf phát biểu (1898): Mỗi tế bào của cơ thể đa bào có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh trong điều kiện phù hợp. Cơ sở vật chất của tính toàn năng là mỗi tế bào trong cơ thể đa bào đều chứa đầy đủ vật chất thông tin di truyền. Khi tạo được môi trường nuôi cấy phù hợp, sử dụng các chất điều khiển sinh trưởng thực vật, ta có thể hoạt hoá gen cần thiết để bắt một tế bào bất kỳ của cơ thể thực vật phát triển được thành cây hoàn chỉnh.
Phơn hoỏ và phản phơn hoỏ của tế bào cũng là cơ sở lư thuyết của công nghệ này. Trong đó, sự phơn hoá là việc chuyển những tế bào phôi sinh trở thành các tế bào chuyờn hoỏ để thực hiện những chức năng khác nhau về sinh lư, sinh hoỏ; cũn sự phản phơn hoỏ là sự chuyển các tế bào đó chuyờn hoỏ trở lại trạng thỏi phụi sinh, có khả năng phân chia để cho ra các tế bào mới.
Điều kiện để tế bào thể hiện tính toàn năng qua con đường phơn hoỏ và phản phơn hoỏ là môi trường nuôi cấy.

II.Mụi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật:

Môi trường nuôi cấy là yếu tố quan trọng, nó quyết định cho sự thành công của việc nuôi cấy mô tế bào thực vật tách rời. Thành phần chính bao gồm:

1. Nguyên tố khoáng đa lượng: Là các nguyên tố như N, P, K, Mg, S, Ca .,chiếm nhiều trong môi trường nuôi cấy với hàm lượng của mỗi nguyên tố thường lớn hơn 30mg/l. Chúng là nguyên liệu để tế bào, mô thực vật xây dựng nên thành phần cấu trúc.
2. Cỏc nguyên tố khoáng vi lượng: Là cỏc nguyờn tố như Fe, Mn, Mo, B, I, Cu, Zn, Co . với hàm lượng mỗi nguyên tố nhỏ hơn 30mg/l. Chúng là thành phần của coenzim để xúc tác phản ứng hoá sinh diễn ra trong tế bào sống.
3. Nguồn cacbon: Trong nuôi cấy mô, tế bào thực vật, cỏc mụ và tế bào chuyển sang phương thức sống dị dưỡng nên cần phải cung cấp cho chúng một nguồn cacbon hữu cơ, thường là đường mía saccaroza (trong một số trường hợp c̣n sử dụng glucoza, maltoza, lactoza .).
Ngoài ra, manitol, sorbitol được sử dụng rộng răi trong nuôi cấy huyền phù và tế bào trần với chức năng ổn định áp suất thẩm thấu.
4. Vitamin: Tế bào và mô thực vật trong điều kiện in vitro vẫn có khả năng tổng hợp vitamin nhưng lượng tổng hợp được không đủ nên phải bổ sung vitamin ngoại sinh vào môi trường cấy. Vitamin thường dùng là nhóm B dễ hoà tan vào trong nước như B[SUB]1[/SUB], B[SUB]2[/SUB], B[SUB]3[/SUB], B[SUB]5[/SUB], B[SUB]6[/SUB] với hàm lượng từ một đến một vài mg/l. Chúng là thành phần coenzim của hàng loạt enzim xúc tác cho các phản ứng hoá sinh, v́ vậy không thể thiếu trong môi trường nuôi cấy.
*Myo-Inositol là một hợp chất thứ cấp có ṿng thơm (chưa được xếp vào vitamin), do sù tham gia h́nh thành hợp chất pectin tạo thành tế bào, cú tỏc động kích thích mạnh mẽ sự phân chia của tế bào, được sử dụng với lượng lớn ~ 100 mg/l.
5. Chất điều khiển sinh trưởng: Là thành phần quan trọng nhất của môi trường nuôi cấy, giúp điều khiển được quá tŕnh phơn hoỏ và phản phơn hoỏ tế bào, thể hiện được tính toàn năng của tế bào trong nuôi cấy tế bào và mô thực vật tách rời. Người ta thường sử dông chủ yếu hai nhóm chất điều khiển sinh trưởng thực vật sau:
- Auxin: kích thích quá tŕnh tăng trưởng của tế bào, kích thích sự h́nh thành mô sẹo và rễ bất định. Các loại thường dùng là IAA(axit indolaxetic), αNAA(axit naphtyl axetic), IBA(axit indol butyric), 2,4DAA(axit Diclofenoxy axetic) Hàm lượng dùng nhỏ 10[SUP]-5[/SUP]-10[SUP]-7[/SUP] mol/l.
- Xytokinin: kích thích sự phân chia tế bào và tạo chồi bất định. Các loại thường dùng là Kinetin, BAP(6-benzylaminopurin), Zeatin, TDZ(Thidiazuron) với hàm lượng 10[SUP]-5[/SUP]-10[SUP]-7[/SUP] mol/l.
Người ta sử dụng phối hợp auxin và cytokinin với tỷ lệ và hàm lượng phù hợp để đạt mục đích mong muốn. Quy luật tương đối: tỷ lệ auxin trên xytokinin lớn thỡ cỏc mẫu cấy tạo rễ bất định, tỷ lệ trung b́nh th́ mẫu cấy tạo mô sẹo, c̣n tỷ lệ thấp th́ tạo chồi.
Ngoài ra hợp chất Gibberillin có vai tṛ quan trọng trong sinh lư ngủ nghỉ của hạt, chồi, phát triển của hoa, tăng tưởng chiều dài thực vật, sử dụng nhiều trong nuôi cấy mô phân sinh; các hợp chất ức chế sinh trưởng: axit absisic (ABA), CCC sử dụng trong bảo quản nguồn gen invitro.
5. Các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên: đây là thành phần thường dùng nhưng không bắt buộc trong môi trường nuôi cấy. Bao gồm nước dừa, dịch nghiền một số rau, củ, quả: khoai tây, chuối, táo, cà rốt dịch chiết nấm men, hợp chất cazein, pepton để gia tăng các chất dinh dưỡng, các chất có hoạt tính điều khiển sinh trưởng và sự phát triển của mẫu cấy.
6. Chất làm đông cứng môi trường: Là giá thể cho mẫu cấy. Thường dùng nhất là Agar agar. Đây là polysaccarit của tảo biển, hoà tan với nước khi ở nhiệt độ lớn hơn 80[SUP]0[/SUP]C th́ ở dạng lỏng c̣n khi nhiệt độ nhỏ hơn 40[SUP]0[/SUP]C lại ở dạng rắn(gel). Agar có khả năng ngậm nước cao, chỉ cần 6-12 g có thể làm đông đặc 1l nước và khi ở trạng thái rắn th́ tế bào và mô thực vật vẫn dễ dàng hấp thu được các chất dinh dưỡng từ môi trường.

III. Nguyên tắc, kỹ thuật chung trong nuôi cấy mô tế bào:

Ngày nay, hầu hết các nhà nghiên cứu khoa học đều thống nhất rằng thành công của nuôi cấy mô tế bào chỉ đạt được khi nó trải qua 5 bước sau:

Bước 0: Bước chuẩn bị
Chọn lọc cây mẹ đạt tiêu chuẩn sau:
- Cơy mẹ có đặc điểm di truyền, đặc điểm nông, sinh học quư ta cần.
- Có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt.
- Sạch bệnh, đặc biệt là sạch virus.
- Nếu trong tự nhiên không có những cây đạt tiêu chuẩn trên, phải trồng cỏc cơy mẹ trong điều kiện cách ly với nguồn bệnh hoặc tối ưu về điều kiện chăm sóc, dinh dưỡng, bảo vệ thực vật để cú cây mẹ đạt tiêu chuẩn.