TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA NÔNG LÂM NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC: BẢO VỆ THỰC VẬT NÂNG CAO Nội dung thực hiện: NẤM TRICHODERMA – TÁC NHÂN PHÒNG TRỪ SINH HỌC Học viên Chuyên ngành Khoá học: Đắk Lắk 5/2018 : Nguyễn Đức Thành : Khoa học cây trồng : 2017 - 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN KHOA NÔNG LÂM NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC: BẢO VỆ THỰC VẬT NÂNG CAO Nội dung thực hiện: NẤM TRICHODERMA – TÁC NHÂN PHÒNG TRỪ SINH HỌC Giáo viên hướng dẫn:PGS.TS. Nguyễn Văn Nam Học viên : Nguyễn Đức Thành Chuyên ngành : Khoa học cây trồng Khoá học : 2017 - 2019 Đắk Lắk 5/2018 Mục lục I. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 2 II. Nội dung chuyên đề ............................................................................................. 3 2.1. Đặc điểm phân loại và hình thái học của Trichoderma ................................. 3 2. Các cơ chế phòng trừ sinh học của nấm Trichoderma đối với nấm bệnh ...... 4 2.1 Cơ chế kí sinh...................................................................................................... 4 2.2 Cơ chế cạnh tranh .............................................................................................. 4 2.3 Cơ chế tiết enzyme.............................................................................................. 4 4. Cơ chế kí sinhcủa Trichoderma trên rễ cây trồng ............................................ 6 5. Kích thích tính kháng lưu dẫn và định cư bảo vệ rễ ........................................ 6 6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và hoạt động đối kháng của Trichoderma.............................................................................................................. 6 6.1 pH môi trường .................................................................................................... 6 6.2 Nhiệt độ ............................................................................................................... 6 6.4 Nguồn dinh dưỡng.............................................................................................. 7 7. Quy trình sản xuất nấm Trichoderma ............................................................... 7 8. Ứng dụng của nấm đối kháng Trichoderma ...................................................... 7 1. Chất kiểm soát sinh học ................................................................................... 7 2. Kích thích sự tăng trưởng của cây trồng ....................................................... 7 3. Nguồn gen để sử dụng trong chuyển gen ....................................................... 7 4. Khả năng ứng dụng ở Việt Nam ..................................................................... 7 9.Chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma ............................................................. 8 10. Ứng dụng nấm trichoderma trong phòng ngừa bệnh .................................... 8 IV. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 10 1 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Sử dụng thuốc hóa học trong nông nghiệp và sự thâm canh sản xuất đang làm thay đổi hệ sinh thái và môi trường sống, sức khỏe người sử dụng, tiêu dùng theo hướng tiêu cực. Tác động của nó không thể hiện ngay mà có sự ảnh hưởng từ từ và gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng về sau mà ta chưa nhận thấy ngay được. Hiện nay công tác phòng trừ dịch hại cây trồng bằng biện pháp sinh học đang được chú trọng nghiên cứu. Biện pháp này tuy có tác dụng chậm hơn so với biện pháp sử dụng thuốc hóa học tuy nhiên đây là biện pháp không gây hại đến sức khỏe con người, môi trường và hệ sinh thái Nông nghiệp. Trong số các biện pháp sinh học có phòng trừ dịch hại cây trồng bằng biện pháp khai thác và sử dụng khả năng đối kháng của một số loại nấm đối với các loại nấm gây hại cây trồng. Trong đó phải kể đến các công trình nghiên cứu về nấm Trichoderma để hạn chế một số loài nấm gây hại cây trồng như Rhizoctonia, Sclerotium, Fusarium, Pythium, Vertlcirlium và Botrytisy bệnh trên lúa, ngô, và một số cây trồng khác đã thu được những kết quả rất khả quan. Việc giảm thiểu sử dụng thuốc BVTV, phân bón có nguồn gốc hoá học, hiện nay là hướng nghiên cứu chính trong canh tác và kiểm soát dịch hại, trong đó biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM), Quản lý tổng hợp cây trồng (ICM) ngày càng được quan tâm áp dụng. Ưu tiên phòng trừ dịch hại bằng các loại vi sinh vật đối kháng hay sinh vật có ích như: virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tuyến trùng, ong, nhện, để phòng trừ các đối tượng gây hại cây trồng, nó an toàn với môi trường số ng, con người, bảo tồ n thiên đich, ̣ đặc biệt là chấ t lươ ̣ng nông sản,....Vấn đề “Nấm Trichoderma – Tác nhân phòng trừ sinh học” là nội dung chuyên đề được chọn để tìm hiểu. 2 II. Nội dung chuyên đề 2.1. Đặc điểm phân loại và hình thái học của Trichoderma Trichoderma thuộc Ngành nấm Mycota, Lớp nấm Bất Toàn (Deuteromycetes), Bộ nấm Bông (Moniliales), Họ Moniliaceae, Chi Trichoderma. Nấm có khu vực phân bố rộng, hiện diện trên nhiều loại đất (đất tự nhiên, đất canh tác nông nghiệp, đất đồng cỏ,..) và các tàn dư thực vật. • Nấm Trichoderma ở giai đoạn đầu của quá trình nuôi cấy có màu trắng về sau chuyển dần sang màu xanh Nấm Trichorderma sinh sản vô tính bằng bào tử, bào tử nấm có dạng hình trứng, màu xanh lục đính trên những sợi nấm. Phân loại Trichoderma + Dựa trên sự khác biệt về hình thái, chủ yếu là hình thành bào tử đơn tính. + Dựa trên tính đối kháng của Trichoderma Hiện nay, có khoảng 33 loài. Trong đó có 11 loài có khả năg đối kháng cao: T.harzianum,T.aureoviride,T.atroviride,T.koningii, T.longibrachiatum, T.viride, T.pseudokoningii, T.longipilis, T.minutisporum, T.hamatum, T.seesei. 3 2. Các cơ chế phòng trừ sinh học của nấm Trichoderma đối với nấm bệnh 2.1 Cơ chế kí sinh Đặc trưng của nấm Trichoderma là sống hoại sinh, đồng thời cũng sống kí sinh trên nấm gây bệnh cây(Cook và Baker,1989). Nấm Trichoderma có khả năng ký sinh trên nhiều loại nấm bệnh quan trọng trên nhiều loại cây trồng như Scerotium Rolfsii, Fusarium Spp, Pythium, Macrophomina, Botrytis cenerea, Rhizoctonia solani… Sự ký sinh là 1 tiến trình phức tạp qua nhiều giai đoạn: - Đầu tiên là phát hiện ký chủ và tăng trưởng nhanh về hướng ký chủ để tiếp xúc với ký chủ - Sau đó quấn quanh hoặc tăng trưởng dọc theo ký chủ và hình thành nên cấu trúc giống như đĩa bám để xâm nhập vào vách tế bào ký chủ 2.2 Cơ chế cạnh tranh Trichoderma sử dụng cùng một nguồn tài nguyên (dinh dưỡng, không gian sống) với các sinh vật gây bệnh nhưng Trichoderma "xâm chiếm" môi trường trước khi tác nhân không mong muốn đến • Trichoderma rất tích cực trong cạnh tranh về dinh dưỡng và không gian với những sinh vật khác, thông qua định luật Gaue (nguyên tắc ức chế cạnh tranh) Các nguyên tắc cho rằng khi hai loài cạnh tranh cho các nguồn tài nguyên quan trọng (hay trong cùng một môi trường) thì một trong số họ cuối cùng sẽ rời khỏi môi trường cạnh tranh và dịch chuyển đi nơi khác hoặc có thể chết hoặc chúng có thể thích ứng với điều kiện môi trường khác thích hợp hơn để chúng có thể tồn tại không cạnh trạnh với loài cạnh trạnh với chúng. Đây được gọi là định luật Gause. 2.3 Cơ chế tiết enzyme Cơ chế quan trọng giúp Trichoderma đối kháng hiệu quả với nấm gây bệnh cây là nhờ vào khả năng tiết ra nhiều chất tiết của nấm Trichoderma. • Trong đó enzyme là nhân tố quan trọng giúp Trichoderma có khả năng đối kháng dễ dàng lên cơ chất cũng như khả năng tấn công trực tiếp lên nấm bệnh Các loại enzyme do Trichoderma tiết ra là: – Endochitinase – Glucanase 1,3-beta-glucosidase – Chitobiosidase – Trypsin – Chymotrypsin 4 – Cellulose – Protease – N-acetyl-beta-P glucusaminidase (NAGase) – Lypase… Trong số các enzyme được tiết ra từ nấm Trichoderma thì Endochitinase và Glucanase 1,3-beta-glucosidase đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động ký sinh của nấm Trichoderma. Do vách tế bào hầu hết các loài nấm đều được cấu tạo bởi chitin và glucan nên tác động đồng thời của 2 loại enzyme này sẽ làm tăng khả năng đối kháng của nấm Trichoderma (Margolles Clark và ctv.,1995) 3. Khả năng kích thích sinh trưởng cây trồng của nấm Trichoderma Trichoderma định cư ở vùng rễ như những vi sinh vật cộng sinh khác, sự định cư mang lại lợi ích cho cả cây trồng lẫn Trichoderma Huyền phù của Trichoderma vào trong đất làm tăng sự nảy mầm, tăng khả năng ra hoa, tăng trọng lượng và chiều cao của các loại hoa màu: ớt bắp, cà chua,…(Bailey & Landsmen, 1998). Trichoderma còn có khả năng tiết ra các chất điều hòa sinh trưởng giúp kích thích rễ cây phát triển nhanh và mạnh hơn giúp rễ phát triển khỏe, tăng khả năng hút dinh dưỡng, đề kháng với các nhân tố gây stress, tăng khả năng phòng vệ của cây, giảm khả năng nhiễm bệnh (Newsham và ctv.,1995). 5 4. Cơ chế kí sinhcủa Trichoderma trên rễ cây trồng Sau khi ký sinh trên rễ cây trồng Trichoderma sẽ xâm nhập vào mô cây Kích thích một chuỗi thay đổi về hình thái và sinh hóa trong cây như: – Sự thay dổi cấu trúc polymer của lignin và hydroxyproline – Làm gia tăng nồng độ chất hữu cơ trong vách tế bào cây chủ, gia tăng sản sinh hormone – Tăng khả năng tiết ra các phytoaleccin của cây tại nơi bị tổn thương 5. Kích thích tính kháng lưu dẫn và định cư bảo vệ rễ Định cư bảo vệ rễ: Trichoderma có thể định cư trên bề mặt rễ, chúng hình thành khuẩn lạc trên rễ, một số dòng có khả năng kiểm soát ở vùng rễ cao. Chúng định cư và phát triển khi rễ tăng trưởng. Kích thích tính kháng lưu dẫn \Ngoài khả năng tấn công trực tiếp mầm bệnh, Trichoderma còn có khả năng kích thích tính kháng lưu dẫn 1 số nấm bệnh Một vài dòng được thành lập nhanh, định cư lâu dài trên bề mặt rễ và thâm nhập trong biểu bì và tế bào, chúng hình thành và giải phóng một số thành phần khác nhau à làm kích thích tính kháng lưu dẫn và gây ra sự thay đổi quan trọng trong cơ chế chuyển hóa protein thực vật 6. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và hoạt động đối kháng của Trichoderma 6.1 pH môi trường - Ảnh hưởng đến sự phát triển và hoạt động đối kháng của Trichoderma lên nấm gây hại. - pH tối hảo cho sự phát triển của Trichoderma là 4-8. - pH môi trường cũng ảnh hưởng lớn đến hệ enzym của nấm, thường Trichoderma phát triển và tiết enzym tốt với môi trường có pH rộng 2-6 6.2 Nhiệt độ - Ảnh hưởng đến sự mọc mầm của bào tử, sự tăng dài của ống nấm, sự phát triển của sợi nấm - Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến khả năng tiết enzym. Các loài nấm khác nhau có nhiệt độ thích hợp khác nhau. 6.3 Độ thoáng khí - Trichoderma là nấm hiếu khí mặc dù chúng vẫn sống được trong môi trường có hàm lượng oxy thấp. 6 - Nồng độ oxy có tác động lên sự phát triển của Trichoderma và hình thái của chúng trong đất 6.4 Nguồn dinh dưỡng - Nguồn C: tốt nhất là glucose, fructose, mantose, galactose - Nguồn N: Được cung cấp cho cây dưới dạng nitrate, ammonium và các nguồn đạm hữu cơ mà đặc biệt là amino acid. - Nguồn P: Lân tham gia vào thành phần cấu trúc của tế bào nấm, hàm lượng lân trong tế bào có thể biến đổi theo từng giai đoạn phat triển của sợi nấm cũng như khả năng hữu dụng của nguyên tố này trong đất. 7. Quy trình sản xuất nấm Trichoderma - Dựa trên các kết quả nghiên cứu trong nhiều năm qua, mới đây Bộ môn Bệnh cây (Viện BVTV) đã công bố qui trình sản xuất và sử dụng nấm đối kháng Trichoderma phòng trừ bệnh hại cây trồng gồm các bước sau: – Tạo nguồn nấm Trichoderma giống: Thu thập mẫu đất, cây trồng bị bệnh. – Đánh giá các nguồn vật liệu, tuyển chọn nguồn có triển vọng, có tính đối kháng cao, sinh trưởng tốt để cung cấp cho sản xuất sinh khối. - Sản xuất chế phẩm: Để nấm Trichoderma sinh trưởng, phát triển tốt cần cung cấp đủ lượng nước theo khối lượng với tỷ lệ 1:1, độ thoáng khí, điều kiện nhiệt độ thích hợp (25-300C) và chế độ ánh sáng xen tối. - Qua các lần sản xuất, lượng bào tử tạo ra ổn định và đạt 3,0 x 109 bào tử/gr. – Sấy chế phẩm: Sau khi hong khô chế phẩm, chuẩn độ bào tử. – Bảo quản: Đóng gói kín bằng túi nilon và bảo quản chế phẩm ở nơi khô ráo, thoáng mát trong thời gian 6 tháng. – Sử dụng chế phẩm Trichoderma phòng trừ bệnh hại cây trồng: Trộn đều chế phẩm với phân chuồng hoai mục trước khi trồng từ 10-15 ngày với lượng 80kg/ha, sau đó bón vào hốc hoặc rãnh rồi trồng cây như bình thường. 8. Ứng dụng của nấm đối kháng Trichoderma 1. Chất kiểm soát sinh học 2. Kích thích sự tăng trưởng của cây trồng 3. Nguồn gen để sử dụng trong chuyển gen 4. Khả năng ứng dụng ở Việt Nam 7 9.Chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma TRiB1 3,2x109 bào tử/gam dạng thô Trichoderma 10. Ứng dụng nấm trichoderma trong phòng ngừa bệnh vàng, rụng lá trên cao su: Trong khi bệnh vàng lá, rụng lá cao su đang có chiều hướng lây lan nhanh việc bón phân hữu cơ có chứa nấm đối kháng trichoderma là một giải pháp rất hữu hiệu. NOLATRI - Chế phẩm sinh học chứa bào tử Trichoderma 8 Ứng dụng chế phẩm BIMA trong sản xuất nông nghiệp : Hiện nay chế phẩm sinh học BIMA được nông dân sử dụng đánh giá có tác dụng rất tốt trong việc ngăn ngừa các bệnh gây hại như bệnh chết ẻo, thối rễ, héo úa thối nhũn, ... vốn thường gặp trên cây rau họ bầu, bí, trên cây công nghiệp như chanh, ca phê… Chế phẩm Sinh Học TRI-CAB : TRI-CAB là một chế phẩm sinh học chứa thành phần chính là các vi sinh vật Trichoderma và các enzyme thủy phân như cellulase, chitinase, xylanase, hemicellulase, giúp cho cây trồng kháng bệnh. IV. KẾT LUẬN Tiềm năng sử dụng các chế phẩm sinh học của nấm Trichoderma trong canh tác cây trồng rất lớn, là một hướng đi đúng đắn, hướng tới một nên nông nghiệp hữu cơ, sinh thái bền vững và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, trên thực tế, việc sử dụng chế phẩm sinh học của nấm ở Việt Nam còn rất hạn chế, đặc biệt là nhóm chế phẩm sinh học phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. Vì vậy, Nhà nước và ngành nông nghiệp phải có chính sách khuyến khích hộ trợ các doanh nghiệp đầu tư vào sản xuất, kinh doanh trong lĩnh vực này. Ngoài ra cần có sự đầu tư chuyển giao kỹ thuật, tuyên truyền, hướng dẫn người nông dân ủng hộ và ứng dụng rộng rãi các chế phẩm sinh học của nấm Trichoderma trong sản xuất nông nghiệp. Như vậy sẽ giúp cho nông dân có thể nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho nông dân trong nền kinh tế hội nhập và cải thiện môi trường, đặc biệt là giảm được việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong canh tác và sản xuất. 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Nam – Giáo trình “Bảo vệ thực vật nâng cao” Trường Đại học Tây Nguyên. 2. Nguyễn Xuân Thành – Lê Văn Hưng – Phạm Văn Toản, Giáo trình công nghệ vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp và xử lí ô nhiễm môi trường, NXB Nông nghiệp HN, 2003. 3. Phạm Thị Thùy, Công nghệ sinh học trong bảo vệ thực vật, NXB ĐHQG HN, 2004. 4. Trần Thị Thu Hà, Phạm Thanh Hòa, 2012. Khả năng đối kháng của nấm trichodema với nấm bệnh hại cây trồng sclerotium rolfsii sacc trong điều kiện in vitro. Tạp chí khoa học, Đại học Huế, Tập 75A, số 6, (2012), 4955. 5. Nguyễn Văn Viên, Nguyễn Thị Tú, Bùi Văn Công, 2012. Nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm nấm đối kháng Trichoderma viride phòng trừ một số bệnh nấm hại vùng rễ cây khoai tây, lạc, đậu tương. Tạp chí Khoa học và Phát triển 2012: Tập 10, số 1: 95 – 102. 6. Châu Thiện Phúc, 2009, Khảo sát khả năng phòng trị bệnh của các chủng nấm Trichoderma trên hạt lúa giống bị nhiễm bệnh lúa von trong điều kiện nhà lưới. 7. Lê Thị Phượng, Phạm Văn Sol, 2011, Khảo sát khả năng phân hủy rơm rạ của các chủng Trichoderma đến sự sinh trưởng của giống lúa Jasmine 85 trong điều kiện nhà lưới 10