HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN DUY HƯNG
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI,
TÍNH GÂY BỆNH VÀ KHẢ NĂNG PHÒNG CHỐNG
NẤM Colletotrichum spp. GÂY BỆNH THÁN THƯ ỚT
TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2020
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN DUY HƯNG
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI,
TÍNH GÂY BỆNH VÀ KHẢ NĂNG PHÒNG CHỐNG
NẤM Colletotrichum spp. GÂY BỆNH THÁN THƯ ỚT
TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
Chuyên ngành : Bảo vệ thực vật
Mã số
: 9620112
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Hà Viết Cường
2. TS. Hoàng Chúng Lằm
HÀ NỘI - 2020
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 án là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố
hay dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn,
các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2020
Tác giả luận án
Nguyễn Duy Hưng
i
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, 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; sự tài trợ, sự giúp đỡ cả về vật chất lẫn tinh thần của các tổ
chức và cá nhân.
Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc thầy
PGS.TS. Hà Viết Cường, TS. Hoàng Chúng Lằm 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,
Khoa Nông học, Bộ môn Bệnh cây, Trung tâm bệnh cây nhiệt đới, 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 án.
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Nghiên cứu Rau quả 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 án./.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2020
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Duy Hưng
ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục từ viết tắt
vi
Danh mục bảng
vii
Danh mục hình
x
Trích yếu luận án
xii
Thesis abstract
xiv
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tài
1
1.2.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
3
1.3.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3
1.4.
Những đóng góp mới của đề tài
4
1.5.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
6
2.1.
Nguồn gốc, tình hình sản xuất ớt trên thế giới và Việt Nam
6
2.1.1.
Lược sử về cây ớt
6
2.1.2.
Tình hình sản xuất ớt trên thế giới
7
2.1.3.
Tình hình sản xuất ớt ở Việt Nam
8
2.2.
Nghiên cứu về bệnh thán thư hại ớt trên thế giới
9
2.2.1.
Tầm quan trọng của bệnh thán thư
9
2.2.2.
Phân loại nấm Colletotrichum
10
2.2.3.
Thành phần nấm Colletotrichum gây hại trên ớt
13
2.2.4.
Một số loài nấm Colletotrichum chính gây hại ớt
15
2.2.5.
Xâm nhiễm gây bệnh của nấm Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt
22
2.2.6.
Khả năng truyền qua hạt ớt của nấm Colletotrichum
24
2.2.7.
Đặc điểm sinh thái nấm Colletotrichum gây bệnh trên ớt
25
2.3.
Phòng chống nấm Colletotrichum trên ớt
26
2.3.1.
Biện pháp canh tác
26
2.3.2.
Biện pháp sử dụng giống chống chịu bệnh
26
2.3.3.
Biện pháp hóa học
27
iii
2.3.4.
Biện pháp sinh học
28
2.4.
Những nghiên cứu về bệnh thán thư hại ớt tại Việt Nam
30
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
33
3.1.
Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu
33
3.1.1.
Vật liệu nghiên cứu
33
3.1.2.
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
34
3.2.
Nội dung nghiên cứu
35
3.2.1.
Điều tra đánh giá tác hại và thu thập mẫu bệnh thán thư ớt
35
3.2.2.
Xác định thành phần loài nấm Colletotrichum hại ớt tại đồng bằng sông
Hồng và một số tỉnh
3.2.3.
35
Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, tính gây bệnh của các loài nấm
Colletotrichum chính phát hiện được
3.2.4.
35
Đánh giá hiệu lực của một số thuốc hóa học, vi khuẩn đối kháng Bacillus
spp và dịch chiết địa y với các loài nấm Colletotrichum chính phát hiện
được trong điều kiện in vitro
36
3.3.
Phương pháp nghiên cứu
36
3.3.1.
Phương pháp điều tra, thu thập mẫu bệnh thán thư
36
3.3.2.
Phương pháp xác định thành phần loài nấm Colletotrichum hại ớt
38
3.3.3.
Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh học, tính gây bệnh của
các loài Colletotrichum
3.3.4.
41
Phương pháp đánh giá hiệu lực ức chế nấm Colletotrichum của một số
loại thuốc hóa học, dịch chiết địa y và vi khuẩn đối kháng trong điều kiện
3.5.
in vitro
46
Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
49
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
51
4.1.
Điều tra đánh giá tác hại và thu thập mẫu bệnh thán thư ớt
51
4.1.1.
Mức độ phổ biến của bệnh thán thư hại ớt tại đồng bằng sông Hồng
51
4.1.2.
Kết quả điều tra thực trạng bệnh thán thư hại ớt tại các điểm thu thập mẫu
52
4.1.3.
Kết quả thu thập mẫu bệnh thán thư ớt
56
4.1.4.
Đặc điểm hình thái của các mẫu nấm gây bệnh thán thư ớt
57
4.2.
Xác định thành phần loài nấm Colletotrichum hại ớt tại đồng bằng sông
Hồng và một số tỉnh
4.2.1.
59
Định danh nấm dựa trên giải trình tự gen các mẫu nấm đại diện thuộc các
nhóm hình thái xác định được
59
iv
4.2.2.
Tổng kết thành phần loài Colletotricum phát hiện trên cây ớt tại đồng
bằng sông Hồng và một số tỉnh
4.2.3.
70
Phát triển kỹ thuật PCR chẩn đoán nhanh các loài nấm Colletotrichum
gây hại trên cây ớt
4.2.4.
72
Xác định thành phần, mức độ phân bố và đa dạng loài Colletotrichum
gây bệnh thán thư ớt tại đồng bằng sông Hồng và một số tỉnh bằng PCR
4.3.
Đặc điểm sinh học, tính gây bệnh của các loài Colletotrichum gây bệnh
thán thư ớt được thu thập
4.3.1.
89
Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng của các
loài nấm Colletotrichum
4.3.2.
89
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của các loài nấm
Colletotrichum trên môi trường PDA
4.3.3.
93
Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của các loài nấm
Colletotrichum trên môi trường PDA
4.3.4.
Tính gây bệnh của các loài Colletotrichum thu thập
4.3.5.
Xác định khả năng tồn tại của bào tử các loài nấm C. siamense và
C. truncatum trên lá ớt
4.4.
84
97
101
111
Đánh giá hiệu lực của một số loại thuốc hóa học, vi khuẩn đối kháng
Bacillus spp và dịch chiết địa y với các loài nấm Colletotrichum được
phát hiện trong điều kiện in vitro
4.4.1.
114
Ảnh hưởng của một số thuốc hóa học đến khả năng sinh trưởng, phát triển
của các loài nấm Colletotrichum phát hiện được trong điều kiện in vitro
4.4.2.
Ảnh hưởng của một số mẫu vi khuẩn đối kháng Bacillus spp đến sinh
trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
4.4.3.
115
136
Ảnh hưởng của một số dịch chiết địa y đến khả năng sinh trưởng của
nấm C. siamense và C. truncatum trên môi trường PDA
140
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
143
5.1.
Kết luận
143
5.2.
Kiến nghị
145
Danh mục các công trình công bố
146
Tài liệu tham khảo
147
Phụ lục
162
v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
bp
Base pair (Cặp bazơ)
BVTV
Bảo vệ thực vật
C.
Colletotrichum
CBTB
Cấp bệnh trung bình
CRD
Completely randomized design (Thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên)
CSB
Chỉ số bệnh
CT
Công thức
CTAB
cetyltrimethylammonium bromide
ĐBSH
Đồng bằng sông Hồng
DNA
Deoxyrobonucleic acid
FAO
Food and agriculture organization
(Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên hiệp Quốc)
ha
Hecta
ITS
Internal transcribed spacer
kb
Kilo base
PCA
Potato Carrot Agar
PCR
Polymerase chain reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)
PDA
Potato Glucose Agar
QCVN
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia
s.l
sensu lato = phức hợp loài
s.s
sensu stricto = loài đúng
TT
Số thứ tự
TLB
Tỷ lệ bệnh
WA
Water agar
µl
Microliter
vi
DANH MỤC BẢNG
TT
Tên bảng
Trang
2.1.
Diện tích, năng suất và sản lượng ớt của thế giới (năm 2009 - 2018)
7
2.2.
Diện tích, năng suất và sản lượng ớt Việt Nam (năm 2009 - 2017)
8
2.3.
Thành phần loài Colletotrichum trên ớt tại một số quốc gia
14
3.1.
Các mồi được sử dụng trong định danh phân tử nấm Colletotrichum
38
4.1.
Mức độ phổ biến của bệnh thán thư hại ớt tại đồng bằng sông Hồng trong
vụ xuân hè từ năm 2015 - 2017
4.2.
52
Mức độ phổ biến của bệnh thán thư hại ớt tại đồng bằng sông Hồng trong
vụ thu đông từ năm 2015 - 2017
52
4.3.
Tình hình bệnh thán thư hại ớt tại một số tỉnh năm 2015
54
4.4.
Tình hình bệnh thán thư hại ớt tại một số tỉnh năm 2016
55
4.5.
Tình hình bệnh thán thư hại ớt tại một số tỉnh năm 2017
55
4.6.
Triệu chứng mẫu bệnh thán thư thu thập tại các địa điểm
56
4.7.
Đặc điểm hình thái các mẫu nấm thán thư hại ớt thu thập
58
4.8.
Kết quả tìm kiếm trên Ngân hàng gen 10 mẫu nấm Colletotrichum dựa
trên trình tự vùng ITS
4.9.
60
Mức đồng nhất trình tự vùng ITS của 10 mẫu Colletotrichum gây bệnh
thán thư ớt tại thu tại Việt Nam
với các loài thuộc phức hợp loài
C. gloeosporioides s.l và các loài đã công bố gây bệnh thán thư ớt
61
4.10. Kết quả tìm kiếm trên GenBank 9 mẫu nấm Colletotrichum gây bệnh thán
thư ớt dựa trên trình tự vùng ApMat
65
4.11. Mức đồng nhất trình tự vùng ApMat của 9 mẫu Colletotrichum gây bệnh
thán thư ớt thu tại đồng bằng sông Hồng và một số tỉnh với các loài thuộc
phức hợp loài C. gloeosporioides s.l
67
4.12. Vùng thiết kế mồi phát hiện loài C. truncatum dựa trên trình tự ITS của
các loài Colletotrichum đã được công bố gây bệnh thán thư ớt
73
4.13. Vùng thiết kế mồi phát hiện loài C. gloeosporioides s.s dựa trên trình tự
ApMat của phức hợp loài C. gloeosporioides s.l
74
4.14. Vùng thiết kế mồi phát hiện loài C. siamense dựa trên trình tự ApMat của
phức hợp loài C. gloeosporioides s.l
vii
75
4.15. Vùng thiết kế mồi phát hiện loài C. fructicola dựa trên trình tự ApMat của
phức hợp loài C. gloeosporioides s.l
76
4.16. Đặc điểm 4 cặp mồi được thiết kế nhằm phát hiện C. truncatum,
C. fructicola, C. siamense và C. gloeosporioides s.s
78
4.17. Xác định nhiệt độ gắn mồi phù hợp của 4 cặp mồi thiết kế
80
4.18. Kết quả PCR so sánh hai phương pháp chiết DNA mẫu nấm
83
4.19. Phát hiện các loài Colletetotrichum gây bệnh thán thư ớt thu thập bằng PCR
85
4.20. Phân bố mẫu nấm Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt thu thập tại đồng
bằng sông Hồng và một số tỉnh
87
4.21. Khả năng sinh trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên các môi trường
dinh dưỡng
92
4.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của các loài
Colletotrichum
96
4.23. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh trưởng của các loài nấm
Colletotrichum
100
4.24. Kết quả lây nhiễm nhân tạo các loài nấm Colletotrichum trên một số giống ớt
106
4.25. Kết quả lây nhiễm các loài nấm Colletotrichum trên quả của một số ký chủ
hay nhiễm bệnh thán thư
109
4.26. Khả năng tồn tại của nấm C. siamense và C. truncatum trên lá ớt sau lây
nhiễm nhân tạo bằng phương pháp gây tổn thương
111
4.27. Ảnh hưởng của thuốc Azony 25SC đến khả năng sinh trưởng của các loài
nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
118
4.28. Ảnh hưởng của thuốc Azony 25SC đến khả năng nảy mầm bào tử của các
loài nấm Colletotrichum
120
4.29. Ảnh hưởng của thuốc Antracol 70WP đến khả năng sinh trưởng của các
loài nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
123
4.30. Ảnh hưởng của thuốc Antracol 70WP đến khả năng nảy mầm bào tử của
các loài nấm Colletotrichum
126
4.31. Ảnh hưởng của thuốc Tiptop 250EC đến khả năng sinh trưởng của các loài
nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
128
4.32. Ảnh hưởng của thuốc Tiptop 250EC đến khả năng nảy mầm bào tử của
các loài nấm Colletotrichum
131
viii
4.33. Ảnh hưởng của thuốc Score 250EC đến khả năng sinh trưởng của các loài
nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
133
4.34. Ảnh hưởng của thuốc Score 250EC đến khả năng nảy mầm bào tử của các
loài nấm Colletotrichum
135
4.35. Ảnh hưởng của một số mẫu vi khuẩn đối kháng đến khả năng sinh trưởng
của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
138
4.36. Ảnh hưởng của một số dịch chiết địa y đến khả năng sinh trưởng của các
loài nấm Colletotrichum trên môi trường PDA
ix
140
DANH MỤC HÌNH
TT
2.1.
Tên hình
Trang
Cây phân loại các loài nấm Colletotrichum dựa trên phân tích trình tự các
chuỗi gen CHS-1 (251 bp), ACT (305 bp), TUB2 (545 bp) và ITS (599
bp) với 9 nhóm (clade) được chỉ rõ bằng các màu khác nhau
12
2.2.
Đặc điểm hình thái của nấm C. truncatum
15
2.3.
Phức hợp loài C. gloeosporioides s.l gồm 23 loài
16
2.4.
Đặc điểm hình thái của nấm C. siamense
18
2.5.
Đặc điểm hình thái của nấm C. fructicola
19
2.6.
Đặc điểm hình thái của nấm C. aeschynomenes
20
2.7.
Đặc điểm hình thái nấm C. acutatum s.s: mẫu chuẩn (BRIP 52652)
21
2.8.
Đặc điểm hình thái nấm C. acutatum s.s: mẫu chuẩn (CBS 112996)
22
2.9.
Quá trình xâm nhiễm gây bệnh của nấm Colletotrichum
23
2.10.
Cách xâm nhiễm gây bệnh của nấm Colletotrichum bằng cách hình thành
sợi nấm dưới biểu bì
24
2.11.
Nấm C. capsici hình thành tiền đĩa cành
25
3.1.
Kỹ thuật cấy trên lam để quan sát hình thái đĩa áp nấm Colletotrichum
42
4.1.
Số lượng mẫu bệnh thán thư ớt thu thập tại các địa điểm từ 2015 - 2017
56
4.2.
Triệu chứng bệnh thán thư điển hình do nấm Colletotrichum spp. gây hại
trên quả ớt
4.3.
57
Đặc điểm bào tử phân sinh (a, b, c) và đĩa áp (d, e, f) của nấm
Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt tại đồng bằng sông Hồng. Đại diện 3
nhóm hình thái C4 (a,d); C29 (b,e) và C25 (c,f)
4.4.
59
Phân tích phả hệ dựa trên trình tự vùng ITS của các mẫu nấm
Colletotrichum thuộc phức hợp loài C. gloeosporioides s.l và các loài
được công bố gây bệnh thán thư ớt
4.5.
Phân tích phả hệ dựa trên trình tự vùng ApMat của các mẫu nấm
Colletotrichum thuộc phức hợp loài C. gloeosporioides s.l
4.6.
64
69
Đặc điểm hình thái 5 loài Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt xác định
được tại đồng bằng sông Hồng và một số tỉnh
x
72
4.7.
PCR xác định nhiệt độ gắn mồi phù hợp cho 4 cặp mồi đặc hiệu
Colletotrichum
4.8.
81
Phản ứng PCR so sánh 2 phương pháp chiết DNA (CTAB và NaOH) từ
nấm Colletotrichum với 4 cặp mồi đặc hiệu
4.9.
Phân bố các loài Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt từ tất cả các địa
điểm (A) và các tỉnh đồng bằng sông Hồng (B)
4.10.
87
Khả năng sinh trưởng của các loài Colletotrichum trên các môi trường
dinh dưỡng
4.11.
83
93
Khả năng sinh trưởng của các loài Colletotrichum ở các điều kiện nhiệt
độ khác nhau
97
4.12.
Khả năng sinh trưởng của các loài Colletotrichum ở các mức pH khác nhau
101
4.13.
Lây bệnh nhân tạo các loài nấm Colletotrichum trên một số giống ớt
105
4.14.
Lây bệnh nhân tạo các loài Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt trên quả
chín của một số loại ký chủ hay nhiễm bệnh thán thư
4.15.
Lây nhiễm nhân tạo bào tử nấm C. siamense và C. truncatum trên lá ớt
giống Demon bằng phương pháp gây tổn thương
4.16.
134
Khả năng đối kháng của 2 mẫu vi khuẩn HT1 và N2 đối với các loài nấm
Colletotrichum
4.22.
129
Khả năng sinh trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường
dinh dưỡng chứa thuốc Score 250EC ở các nồng độ khác nhau
4.21.
124
Khả năng sinh trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường
dinh dưỡng chứa thuốc Tiptop 250EC ở các nồng độ khác nhau
4.20.
119
Khả năng sinh trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường
dinh dưỡng chứa thuốc Antracol 70WP ở các nồng độ khác nhau
4.19.
114
Khả năng sinh trưởng của các loài nấm Colletotrichum trên môi trường
dinh dưỡng chứa thuốc Azony 25SC ở các nồng độ khác nhau
4.18.
112
Đặc điểm của bào tử nấm C. siamense và C truncatum trên bề mặt lá ớt
giống Demon được lây nhiễm bằng phương pháp gây tổn thương
4.17.
110
139
Khả năng ức chế sinh trưởng của dịch chiết địa y đối với một số loài nấm
Colletotrichum
141
xi
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Nguyễn Duy Hưng
Tên Luận án: Nghiên cứu thành phần loài, tính gây bệnh và khả năng phòng chống
nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư ớt tại đồng bằng sông Hồng
Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
Mã số: 9 62 01 12
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Xác định được thành phần loài, đánh giá được một số đặc điểm sinh học chủ yếu
của nấm Colletotrichum hại ớt tại đồng bằng sông Hồng (ĐBSH).
Phương pháp nghiên cứu
* Nội dung nghiên cứu
Luận án thực hiện 4 nội dung nghiên cứu: 1) Điều tra đánh giá tác hại và thu thập
mẫu bệnh thán thư ớt. 2) Xác định thành phần loài nấm Colletotrichum hại ớt tại ĐBSH
và một số tỉnh. 3) Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, tính gây bệnh của các loài nấm
Colletotrichum chính phát hiện được. 4) Đánh giá hiệu lực của một số thuốc hóa học, vi
khuẩn đối kháng đối và dịch chiết địa y với các loài Colletotrichum được phát hiện
trong điều kiện in vitro.
* Vật liệu
Các mẫu nấm Colletotrichum được thu thập trên đồng ruộng. Các nguồn vi khuẩn
đối kháng và dịch chiết địa y được cung cấp bởi bộ môn Bệnh cây và bộ môn Hóa (Học
viện Nông nghiệp Việt Nam). Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu phòng chống là
các thuốc trừ nấm nằm trong danh mục được phép sử dụng tại Việt Nam.
* Phương pháp nghiên cứu
- Phân lập nấm theo qui trình của Cai et al. (2009). Bảo quản mẫu nấm theo
phương pháp của Abd-Elsalam et al. (2010).
- Phương pháp chiết DNA mẫu nấm được thực hiện theo Doyle & Doyle (1987)
và Wang et al. (1993). Định danh mẫu nấm được thực hiện bằng cặp mồi: ITS4 & ITS5
(White et al., 1990) và AM-F & AM-R (Silva et al., 2012).
- Mồi đặc hiệu được thiết kế dựa trên các trình tự gen đã công bố về các loài
chuẩn (Cannon et al., 2012; Damm et al., 2012a, 2012b; Weir et al., 2012). Các trình tự
lựa chọn được phân tích bằng phần mềm ClustalX 2.0 (Larkin et al., 2007).
- Đặc điểm tản nấm, hình dạng bào tử, đĩa áp được đánh giá theo phương pháp
của Cai et al. (2009), Than et al. (2008a) và Johnston & Jones (1997).
- Xác định tính gây bệnh của các loài được thực hiện theo phương pháp của Montri et
al. (2009) và Than et al. (2008b). Đánh giá khả năng tồn tại của một số loài Colletotrichum
trên lá ớt được thực hiện theo phương pháp của Ranathunge et al. (2016).
- Đánh giá ảnh hưởng của một số loại thuốc hóa học, dịch chiết địa y và vi khuẩn
đối kháng đến với các loài nấm Colletotrichum trong điều kiện invitro được thực hiện
theo phương pháp của Gopinath et al. (2006) và Kumar et al. (2012). Hiệu lực ức chế
được tính theo công thức Abbott (1925).
xii
- Các số liệu thí nghiệm khác được xử lý thống kê theo phương pháp phân tích
phương sai bằng phần mềm IRRISTAT 5.0.
Kết quả chính và kết luận
Điều tra đồng ruộng từ 2015 đến 2017 đã xác định được bệnh thán thư do nấm
Colletotrichum spp. là bệnh phổ biến, gây hại trên tất các thời vụ trong năm trên cây ớt
tại ĐBSH. Bệnh gây hại từ giai đoạn cây ớt thu hoạch quả lứa 1 và tăng nhanh ở các lứa
quả tiếp theo.
Tổng số 52 mẫu nấm thán thư ớt thu thập tại 9 tỉnh ĐBSH và 4 tỉnh khác đã được
phân lập thuần từ đơn bào tử. Các phân tích hình thái dựa trên đặc điểm bào tử phân
sinh và đĩa áp đã xác định được chúng thuộc 3 nhóm hình thái. Các phân tích trình tự
vùng ITS của 10 mẫu nấm đại diện cho 3 nhóm hình thái xác định được 2 mẫu nấm là
loài C. truncatum và 8 mẫu nấm thuộc phức hợp loài C. gloeosporioides s.l. Để định
danh chính xác tới mức loài của các mẫu nấm thuộc phức hợp loài C. gloeosporioides
s.l, trình tự vùng liên gen ApMat của 9 mẫu nấm thuộc phức hợp loài
C. gloeosporioides s.l đã được phân tích. Kết quả phân tích đã xác định được 4 loài
C. gloeosporioides s.s, C. siamense, C. fructicola và C. aeschynomenes. Tất cả 4 loài
này là những loài lần đầu tiên được phát hiện, công bố tại Việt Nam.
Dựa trên kết quả định danh, 4 cặp mồi đặc hiệu 4 loài Colletotrichum chính gây
bệnh thán thư ớt (C. gloeosporioides s.s; C. fructicola; C. siamense; C. truncatum) đã
được thiết kế. Nhiệt độ gắn mồi, thông số quan trọng nhất trong phản ứng PCR, cho
từng cặp mồi đã được tối ưu. Ở điều kiện nhiệt độ gắn mồi tối ưu, cả 4 cặp mồi đã
chứng tỏ phát hiện đặc hiệu 4 loài tương ứng. Đặc biệt phương pháp chiết nhanh DNA
từ mẫu nấm dùng NaOH và đệm Tris đã lần đầu được áp dụng đối với nấm
Colletotrichum. Phương pháp được chứng tỏ rất phù hợp để chuẩn bị DNA nhóm nấm
này cho phản ứng PCR.
Kỹ thuật PCR sử dụng các cặp mồi đặc hiệu đã được áp dụng để định danh tất cả 52
mẫu nấm thu thập được. Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần loài Colletotrichum gây
bệnh thán thư ớt tại ĐBSH và một số tỉnh gồm 5 loài, trong đó C. siamense là loài phổ
biến nhất, chiếm 51,9%, tiếp theo là C. fructicola chiếm 21,2%, C. truncatum chiếm
15,4%, C. gloeosporioides s.s chiếm 9,6% và loài C. aeschynomenes chiếm 1,9%.
Các đặc điểm sinh học quan trọng của 5 loài nấm đã được đánh giá trong điều kiện
in vitro. Tính gây bệnh của 5 loài Colletotrichum trên ớt và một số loại quả đã được đánh
giá bằng lây nhiễm nhân tạo. Đặc biệt, đã xác định được bào tử phân sinh của loài
C. siamense và C. truncatum có khả năng nảy mầm, hình thành đĩa áp, xâm nhập trực tiếp
qua tầng cutin, duy trì trạng thái ngủ nghỉ/ nội sinh sau khi xâm nhập và không gây triệu
chứng trên lá ớt sau lây nhiễm 6 tuần. Phát hiện này đã giúp xác định được một vị trí tồn tại
quan trọng của nguồn bệnh thán thư trên đồng ruộng, đồng thời giải thích được tại sao trên
đồng ruộng khó quan sát thấy bệnh thán thư trên lá ớt.
Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định được các hoạt chất Difenoconazole
(Score 250EC) và Propiconazole (Tiptop 250EC) có hiệu lực cao đối với 5 loài nấm
Colletotrichum trong điều kiện in vitro. Ở nồng độ khuyến cáo, Score 250EC ức chế hoàn
toàn sinh trưởng tản nấm và nảy mầm bào tử của 5 loài nấm; Tiptop 250 EC có hiệu lực ức
chế tản nấm đạt 82,2 - 100% và nảy mầm bào tử đạt 69,1 - 100%.
xiii
THESIS ABSTRACT
Doctoral candidate: Nguyen Duy Hung
Dissertation title: Species composition, pathogenicity and prevention measures of
Colletotrichum spp. causing anthracnose of chili peppers in the Red River Delta (RRD).
Field: Plant Protection
Code: 9 62 01 12
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA).
Research Objectives: To identify species composition and to characterize important
biological features of Colletotrichum spp. causing anthracnose of chili peppers in the RRD.
Materials and Methods
* Research aspects
The dissertation studied four aspects as follow: 1) Investigating and evaluating
damage of Colletotrichum and collecting pepper samples infected with anthracnose. 2)
Determining the composition of Colletotrichum in chili pepper in the RRD and other
provinces. 3) Studying biological characteristics, pathogenicity of detected Colletotrichum
species. 4) Evaluating effectiveness of some plant protection chemicals, antagonistic
bacteria and lichen extracts to detected Colletotrichum species under in vitro condition.
* Materials
Colletotrichum samples were collected in chilli fields. Antagonistic bacteria and
lichen extracts were provided by Departments of Plant Pathology and Chemistry (VNUA).
Chemicals used in inhibition experiment were all approved by Vietnam authority.
* Method
- Fungal isolation according to Cai et al. (2009); storage of samples according to
the method of Abd-Elsalam et al. (2010).
- DNA extraction according to Doyle & Doyle (1987) and Wang et al. (1993);
identification of samples was carried out with primers: ITS4 & ITS5 (White et al.,
1990) and AM-F & AM-R (Silva et al., 2012).
- Designation of specific primers according to published gene sequences on standard
species (Cannon et al., 2012; Damm et al., 2012a, 2012b; Weir et al., 2012). Analysis of
selected sequences by ClustalX 2.0 software (Larkin et al., 2007).
- Evaluation of fungal characteristics, spore and sporangium shapes according to
Cai et al. (2009), Than et al. (2008b) and Johnston and Jones (1997).
- Evaluation of inhibitory effect of plant protection chemicals, lichen extracts and
antagonistic bacteria to Colletotrichum under in vitro conditions according to Gopinath
et al. (2006) and Kumar et al. (2012).
- Calculation of effectiveness of plant protection chemicals, antagonistic bacteria,
lichen extract to Colletotrichum according to Abbott's formula (1925).
- Statistically processing of other experimental data by variance analysis method
and IRRISTAT 5.0 software.
xiv
Main findings and conclusions
Field surveys during period from 2015 to 2017 determined the anthracnose is the
most common disease of chili, occurring in all cropping seasons in RRD. The disease
occurred from the first fruit harvest and rapidly expanded in the following harvests to
the end of the harvest cycle.
Total 52 Colletotrichum isolates were collected from 9 provinces of RRD and 4
other provinces. All isolates were single spore isolated for further studies.
Morphological analyses, based on conidial and appressorial characteristics grouped all
isolates into 3 morphological groups. ITS sequence analyses of 10 representatives of
morphological groups identified 2 isolates belonging to C. truncatum and 8 remaining
isolates belonging to C. gloeosporioides s.l complex. Further sequence analyses of 9
isolates of the C. gloeosporioides s.l complex using the ApMat gene identified they
belong to 4 species, C. gloeosporioides (sensu stricto), C. siamense, C. fructicola and
C. aeschynomenes. All of these species are firstly identified in Vietnam.
Based on identified species, 4 sets of primers specific to 4 common Colletotrichum
species (C. gloeosporioides s.s; C. fructicola; C. siamense; C. truncatum). Annealing
temperature, the most important PCR parameter, of all primer sets were optimized. At
optimal annealing temperatures, all 4 primer sets were demonstrated to detect specifically
corresponding Colletotrichum species. Remarkably, DNA extraction technique using
NaOH and Tris buffer was firstly applied for Colletotrichum. The technique demonstrated
to be very suitable to prepare DNA of Colletotrichums for PCR.
PCR using the specific primer pairs were used to identify all collected 52
Coletotrichum isolates. PCR tests identified composition of Colletotrichum species
causing anthracnose in chili peppers in RRD and other provinces encompassing 5 species,
of which C. siamense was the most common species that accounted for 51.9%, followed
by C. fructicola (21.2%), C. truncatum (15.4%), C. gloeosporioides s.s (9.6%) and
C. aeschynomenes (1.9%).
The key biological characteristics of 5 species of Colletotrichum were evaluated
under invitro condition. Pathogenicity of 5 species on chili and some fruits was
evaluated by artificial inoculation. Particularly, inoculation experiment showed conidia
of C. siamense and C. truncatum were able to germinate, form appressoria, and
penetrate directly through cutin layer, remain dormant state inside leaves without
causing any symptoms at 6 weeks after inoculation. The results revealed an important
source of the fungal pathogen in the field.
Active ingredients Difenoconazole (Score 250EC) and Propiconazole (Tiptop
250EC) were identified to be highly effective for Colletotrichum control under in vitro
conditions. At the recommended concentration, Score 250EC completely inhibited the
growth and spore germination of the 5 fungal species; Tiptop 250 EC restricted 82.2 100% fungal growth and 69.1 - 100% spore germination of the 5 fungal species.
xv
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Cây ớt (Capsicum sp) thuộc chi Capsicum, họ cà (Solanaceae) có xuất xứ
từ Mehico, Goatemala và từ trung tâm khởi nguyên Đông Nam Á. Có hai nhóm ớt
phổ biến là ớt cay (Capsicum frutescens L.) và ớt ngọt (Capsicum annuum L.).
Trong nhóm cây trồng thuộc họ cà (Solanaceae), cây ớt có tầm quan trọng thứ hai
chỉ sau cây cà chua. Ngày nay, ớt được trồng rộng rãi trên toàn thế giới từ 55o vĩ
độ bắc đến 55o vĩ độ nam đặc biệt là ở các nước châu Mỹ và một số nước châu Á
như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Hàn Quốc, Indonesia, Việt Nam, Malaysia.
Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là một trong những vùng sản xuất ớt hàng
hóa tập trung lớn của nước ta. Theo Tổng cục thống kê, đến năm 2017 diện tích
trồng ớt của ĐBSH đạt 5.049 ha và sản lượng là 79.640 tấn. Hiện nay, cây ớt
được xem là một trong những cây trồng quan trọng, mang lại hiệu hiệu quả kinh
tế cao cho người sản xuất.
Cũng như nhiều cây trồng khác, cây ớt bị tấn công bởi nhiều dịch hại.
Trong số các dịch hại ớt, nấm Colletotrichum spp. (gây bệnh thán thư) được xem
là nguy hiểm nhất (Than et al., 2008a). Tại Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan bệnh
làm giảm từ 10 - 80% năng suất, cá biệt tại bang Ohio, Mỹ bệnh đã làm giảm gần
100% năng suất của cây ớt (Kumar, 2014; Sheu, 2013; Than et al., 2008a). Tại
Việt Nam, tất cả các vùng trồng ớt tập trung như Hải Phòng, Hải Dương, Hưng
Yên, Thái Bình, Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế
... đều bị bệnh thán thư phá hại nặng.
Cho tới năm 2008, thành phần loài Colletotrichum gây bệnh thán thư ớt công
bố trên thế giới khá đa dạng, bao gồm ít nhất 7 loài C. gloeosporioides,
C. capsici, C. acutatum, C. coccodes, C. dematium, C. nigrum và C. atramentarium.
Thành phần loài Colletotrichum gây bệnh thán thư trên cây ớt ở các quốc gia, các
vùng khác nhau là khác nhau. Đến nay, đã có nhiều kết quả nghiên cứu về các
loài được ghi nhận song vẫn còn nhiều điều cần được nghiên cứu thêm về quá
trình lây bệnh và về mối quan hệ phức hợp giữa các loài (Than et al., 2008a).
Tại Việt Nam, trước khi thực hiện đề tài này, ít nhất 4 loài là C. acutatum,
C. capsici, C. gloeosporioides, C. nigrum đã được công bố gây bênh thán thư ớt
(Don et al., 2007; Ngô Bích Hảo, 1991, 1992).
1
Việc định danh nấm Colletotrichum hại ớt (cũng như các loài
Colletotrichum khác) dựa vào đặc điểm hình thái (màu sắc, tốc độ phát triển và
cấu trúc tản nấm; hình dạng, kích thước bào tử phân sinh, đĩa áp ...) đã có quá
nhiều nhầm lẫn. Nguyên nhân là do đặc điểm hình thái của các loài
Colletotrichum có sự phụ thuộc cao vào điều kiện môi trường (Hyde et al.,
2009a). Theo Weir et al. (2012) và Damm et al. (2012a) C. gloeosporioides và
C. acutatum thực chất là các phức hợp loài, trong đó C. gloeosporioides gồm ít
nhất 23 loài khác nhau và C. acutatum gồm ít nhất 31 loài khác nhau.
Đối với nấm Colletotrichum gây bệnh thán thư trên ớt, các nghiên cứu phân
loại mới gần đây, dựa trên phân tích phân tử, cho thấy đã có thay đổi lớn về
thành phần loài so với công bố trước đây. Tại Ấn Độ, định danh lại 52 mẫu nấm
C. gloeosporioides sensu lato (s.l) cho thấy chúng thuộc 2 loài là C. fructicola và
C. siamense (Sharma & Shenoy, 2013). Tại Thái Lan, 4 loài Colletotrichum gây
bệnh thán thư ớt đã được xác định là C. gloeosporioides sensu stricto (s.s),
C. siamense, C. acutatum và C. truncatum (Suwannarat et al., 2017). Tại Trung
Quốc, phân tích trình tự của các mẫu nấm Colletotrichum thu tại 29 tỉnh đã xác
định được 15 loài trong đó có 5 loài phổ biến là C. fioriniae, C. fructicola,
C. gloeosporioides s.s, C. scovillei và C. truncatum (Diao et al., 2017). Tại Úc, 5
loài C. siamense, C. simmondsii, C. queenslandicum, C. truncatum và
C. cairnsense đã được xác định gây bệnh thán thư ớt (De Silva et al., 2017a).
Xác định chính xác thành phần cũng như định danh đúng nấm
Colltetotrichum có vai trò quan trọng không những về mặt khoa học mà còn trong
thực tiễn quản lý bệnh vì quan hệ giữa nấm với cây ký chủ cũng như tính mẫn cảm
với thuốc hóa học khác nhau theo loài. Kim et al. (2004) đã cho thấy C. acutatum
và C. gloeosporioides có thể nhiễm trên quả ớt ở mọi giai đoạn phát triển quả
nhưng thường không gây bệnh trên lá và thân. Trái lại C. coccodes và C. dematium
gây hại chủ yếu trên lá và thân cây ớt, đặc biệt cây con. Các loài Colltetotrichum
cũng có tính gây bệnh khác nhau theo giai đoạn phát triển của quả ớt. Chẳng hạn,
C. capsici gây hại phổ biến trên quả ớt đã chín đỏ, trong khi C. acutatum và
C. gloeosporioides gây hại phổ biến trên cả quả ớt xanh và chín (Hong & Hwang,
1998; Kim et al., 1999). Các loài Colletotrichum có thể tồn tại ngoài tự nhiên dưới
dạng các kiểu gây bệnh và chúng có tính gây bệnh khác nhau trên ớt.
Hiện tại, việc phòng trừ bệnh thán thư hại ớt ngoài sản xuất chủ yếu được
thực hiện bằng thuốc hóa học và chưa thu được hiệu quả như mong muốn. Nguyên
nhân chủ yếu là: (i) thiếu thông tin đầy đủ, cập nhật và chính xác về thành phần
2
loài Colletotrichum gây bệnh, đặc biệt khi các tiêu chí phân loại chi nấm này
đang thay đổi nhanh chóng; (ii) thiếu thông tin về các đặc điểm sinh học của các
loài/ kiểu gây bệnh của nấm Colletotrichum phổ biến nhất, trong đó quan trọng là
tính gây bệnh trên các giống ớt và phản ứng với các thuốc trừ nấm khác nhau.
Việc xác định các thông tin trên có vai trò quan trọng vì nó sẽ là cơ sở khoa học
chủ yếu để đề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm phòng chống hiệu quả bệnh thán
thư hại ớt tại Việt Nam.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Xác định được thành phần loài cũng như đánh giá được một số đặc điểm
sinh học chủ yếu của nấm Colletotrichum hại ớt tại ĐBSH.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được hiện trạng gây hại của bệnh thán thư ớt tại ĐBSH.
- Xác định được thành phần, mức độ phổ biến và phương pháp chẩn đoán
nhanh các loài nấm Colletotrichum chính hại ớt tại ĐBSH.
- Xác định được tính gây bệnh của các loài nấm Colletotrichum chính phát
hiện được trên cây ớt tại ĐBSH.
- Đánh giá được hiệu lực của một số thuốc hóa học, vi khuẩn đối kháng và
dịch chiết địa y đối với các loài Colletotrichum chính phát hiện được trong điều
kiện in vitro.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Bệnh thán thư gây hại trên cây ớt do nấm Colletotrichum spp. gây ra.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu về thành phần loài, một số đặc tính sinh học,
tính gây bệnh và đánh giá hiệu lực của một số thuốc hóa học, vi khuẩn đối kháng,
dịch chiết địa y với các loài nấm Colletotrichum spp. chính phát hiện được trong
điều kiện in vitro.
1.3.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu
Điều tra, đánh giá tác hại, thu thập mẫu bệnh thán thư hại ớt tại 9 tỉnh thuộc
ĐBSH (Hà Nội, Bắc Ninh, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, Nam
Định, Ninh Bình, Hà Nam) và một số tỉnh khác (Sơn La, Bắc Giang, Thái
Nguyên và Tiền Giang).
3
- Xem thêm -