Tuyển chọn, nghiên cứu đặc tính kháng tác nhân gây bệnh và tạo chế phẩm phòng trừ bệnh rễ của các chủng vi khuẩn vùng rễ cây hồ tiêu Piper nigrum L. tại Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

TRỊNH THỊ HUYỀN TRANG

TUYỂN CHỌN, NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KHÁNG TÁC NHÂN GÂY BỆNH VÀ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG TRỪ BỆNH RỄ CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ CÂY

HỒ TIÊU (Piper nigrum L.) TẠI TÂY NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

----------------------------- TRỊNH THỊ HUYỀN TRANG

TUYỂN CHỌN, NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KHÁNG TÁC NHÂN GÂY BỆNH VÀ TẠO CHẾ PHẨM PHÒNG TRỪ BỆNH RỄ CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN VÙNG RỄ CÂY

HỒ TIÊU (Piper nigrum L.) TẠI TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9 42 02 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS. TS Nguyễn Anh Dũng

2. TS. Lê Thị Ánh Hồng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. TS Nguyễn Anh Dũng và TS. Lê Thị Ánh Hồng.

Các số liệu và kết quả thu được trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Trịnh Thị Huyền Trang

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, thực hiện luận án tôi đã nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Quý cơ quan, thầy cô, đồng nghiệp, anh chị, bạn bè và gia đình.

Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS. TS Nguyễn Anh Dũng và TS. Lê Thị Ánh Hồng, những người thầy, người hướng dẫn khoa học mà tôi hết mực kính trọng đã luôn tận tình chỉ bảo và hướng dẫn các nội dung, phương pháp và thực hiện các thí nghiệm cũng như giúp tôi trưởng thành hơn trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án; TS. Võ Thị Phương Khanh, một người thầy đặc biệt đã luôn dìu dắt, giúp đỡ, chỉ bảo và động viên, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Em xin được gửi đến cô lòng biết ơn chân thành và sâu sắc.

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Ban lãnh đạo Viện Sinh học Nhiệt đới Tp. Hồ Chí Minh và Phòng đào tạo Sau đại học thuộc Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn tất các môn học trong suốt quá trình học tập tại Viện.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Trường ĐH Tây Nguyên, Khoa KHTN&CN, Viện CNSH&MT đã luôn hỗ trợ, hướng dẫn giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận án.

Các bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệt là quý thầy cô trong Bộ môn Sinh học, Khoa KHTN&CN đã luôn hỗ trợ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể Quý thầy cô, bạn bè.

Gia đình đã luôn bên tôi, yêu thương, động viên, chia sẻ khó khăn, buồn vui và là động lực để tôi cố gắng và hoàn thành luận án.

Tôi xin cảm ơn các đề tài cấp Bộ thuộc Chương trình khoa học và công nghệ “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học trong phát triển bền vững cây hồ tiêu (Piper Nigrum L.) ở Tây Nguyên” của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã hỗ trợ một phần kinh phí cho các nghiên cứu trong luận án này.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các em sinh viên yêu quý lớp CNSH &SH K14, CNSH &SH K15, CNSH&SH K16 đã đồng hành và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án

Tác giả luận án Trịnh Thị Huyền Trang

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1. Tính cấp thiết của luận án 1

2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án 2

3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án 2

4.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 2

4.1. Ý nghĩa khoa học 2

4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3

5. Phạm vi nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4

1.1. Tổng quan về cây hồ tiêu 4

1.1.1. Vị trí phân loại 4

1.1.2. Đặc điểm thực vật học cây hồ tiêu 4

1.2. Thực trạng sản xuất hồ tiêu của Việt Nam và các tỉnh Tây Nguyên 6

1.2.1. Diện tích, năng suất và sản lượng hồ tiêu ở các tỉnh Tây Nguyên 6

1.2.2. Tình hình sâu bệnh hại trên cây hồ tiêu ở Tây Nguyên 7

1.3. Bệnh hại rễ trên cây hồ tiêu 8

1.3.1. Bệnh chết nhanh trên cây hồ tiêu do Phytophthora 8

1.4. Các giải pháp tổng hợp để kiểm soát dịch bệnh trên cây hồ tiêu và sản xuất bền vững 20

1.4.1. Thiết kế vườn trồng hồ tiêu 20

1.4.2. Vệ sinh đồng ruộng 21

1.4.3. Sử dụng giống chống chịu bệnh 21

1.4.4. Sử dụng phân bón cân đối, hợp lý cho cây hồ tiêu 21

1.4.5. Phòng trừ bằng thuốc bảo vệ thực vật 22

1.4.6. Biện pháp sinh học 22

1.5. Vai trò của các chủng vi khuẩn vùng rễ trong kiểm soát sinh học 23

1.5.1. Vùng rễ và vi khuẩn vùng rễ 23

1.5.2. Sự phân bố của vi khuẩn vùng rễ 24

1.5.3. Cơ chế kháng bệnh rễ trên cây hồ tiêu của vi khuẩn vùng rễ 24

1.6. Tình hình nghiên cứu về vi sinh vật vùng rễ trên cây hồ tiêu 28

1.6.1. Trên thế giới 28

1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 30

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1.Vật liệu nghiên cứu 34

2.2. Phương pháp nghiên cứu 36

2.2.1. Phương pháp tuyển chọn các chủng vi khuẩn phân lập từ vùng rễ cây hồ tiêu tại Tây Nguyên, định danh các chủng có tiềm năng kháng Phytophthora, Fusarium và kháng tuyến trùng Meloidogyne gây bệnh rễ trên cây hồ tiêu tại Tây Nguyên ...36

2.2.2. Nghiên cứu đặc tính và xác định hoạt chất kháng Phytophthora/Fusarium, tuyến trùng Meloidogyne của các chủng vi khuẩn tiềm năng được tuyển chọn 51

2.2.3. Bước đầu tạo chế phẩm vi sinh phòng trừ nấm và tuyến trùng từ các chủng vi khuẩn tuyển chọn 63

2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu 64

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65

3.1. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn phân lập từ vùng rễ cây hồ tiêu tại Tây Nguyên, định danh các chủng có tiềm năng kháng Phytophthora, Fusarium và kháng tuyến trùng Meloidogyne gây bệnh rễ trên cây hồ tiêu tại Tây Nguyên 65

3.1.1. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn vùng rễ cây hồ tiêu có tiềm năng kháng Phytophthora, Fusarium, tuyến trùng Meloidogyne gây bệnh rễ ở cây hồ tiêu trong điều kiện in vitro 65

3.1.2. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn vùng rễ cây hồ tiêu có tiềm năng kháng Phytophthora, Fusarium, tuyến trùng Meloidogyne gây bệnh rễ ở cây hồ tiêu trong điều kiện vườn ươm 74

3.1.3. Định danh các chủng có tiềm năng kháng Phytophthora, Fusarium, kháng tuyến trùng Meloidogyne gây bệnh rễ ở cây hồ tiêu 92

3.2. Nghiên cứu đặc tính và xác định hoạt chất kháng Phytophthora/Fusarium, tuyến trùng Meloidogyne của các chủng vi khuẩn tiềm năng được tuyển chọn 98

3.2.1. Nghiên cứu điều kiện nhân sinh khối của các chủng vi khuẩn vùng rễ tuyển chọn

...................................................................................................................................98

3.2.2. Xác định đặc tính kháng Phytophthora, Fusarium của chủng vi khuẩn tuyển chọn 105

3.2.3. Phân tách, xác định cấu trúc và hoạt tính kháng tuyến trùng, kháng nấm của các hợp chất thứ cấp từ chủng vi sinh vật tuyển chọn 120

3.3. Bước đầu tạo chế phẩm vi sinh phòng trừ nấm và tuyến trùng từ các chủng vi khuẩn tuyển chọn 126

3.3.1. Sản xuất chế phẩm vi khuẩn vùng rễ có khả năng kháng Phytophthora 126

3.3.2. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật ngoại sinh vùng rễ có khả năng kháng nấm

Fusarium 128

3.3.3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật ngoại sinh vùng rễ có khả năng kháng tuyến trùng 130

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133

1. Kết luận 133

2. Kiến nghị 133

TÀI LIỆU THAM KHẢO 134

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

	Giải thích
AE	:	Antagonistic Efficacy (Hiệu suất đối kháng)
B	:	Bacillus
BM	:	Buôn Ma Thuột
BH	:	Buôn Hồ
DS	:	Đắk Song
DC	:	Đức Cơ
DR	:	Đắk Rlấp
ĐC	:	Đối chứng
Cs	:	Cộng sự
CS	:	Chư Suê
CP	:	Chư Pứh
CJ	:	Cư Jut
CK	:	Cư Kuin
EK	:	Ea Kar
F	:	Fusarium
HPLC	:	High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao)
IJ	:	Infective Juvenile (Ấu trùng cảm nhiễm)
ISR	:	Induced Systemic Resistance (Hệ thống kháng cảm ứng)
KN	:	Krông Năng
LB	:	Luria-Bertani Broth
LC-MS	:	Liquid chromatography-mass spectrometry
M	:	Meloidogyne
NMR	:	Nuclear Magnetic Resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân)
NNPTNT	:	Nông nghiệp Phát triển nông thôn
P	:	Phytophthora
PGA	:	Potato Glucose Agar
PGPR	:	Plant-Growth Promoting Rhizobacteria (Vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng thực vật)
PPN	:	Plant parastic nematodes (Tuyến trùng ký sinh thựcvật)
PPA	:	Penicillin và Pimaricin Agar
RB		Rhizobacteria (Vi khuẩn vùng rễ)
RKN	:	Root knot nematode (tuyến trùng gây sần rễ)
VSV	:	Vi sinh vật