Tuyển chọn chất mang để tồn trữ vi khuẩn Bacillus aerophilus đối kháng với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây bệnh cháy bìa lá lúa
Abstract
Tóm tắt
Article Details
Tài liệu tham khảo
Các trung bình trong cùng một cột được theo sau bởi một hay những chữ cái giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức 5% trong phép thử Duncan. Mật số vi khuẩn được chuyển sang Log10 khi phân tích thống kê. (-) Không khảo sát mật số vi khuẩn B. aerophilus (vì mật số quá thấp vào tháng trước)
Thời điểm 3 tháng sau thời gian tồn trữ, mật số vi khuẩn trong chất mang cám duy trì ở mức cao (1,3x107 CFU/g chế phẩm) so với các nghiệm thức còn lại. Riêng nghiệm thức trấu xay, mật số vi khuẩn gần như không giảm so với tháng thứ 2. Ngược lại, mật số vi khuẩn trong bột talc giảm mạnh (giảm 4 lần so với tháng thứ 2) và mật số vi khuẩn thấp hơn nghiệm thức cám và trấu xay tính đến thời điểm này. Đối với nghiệm thức gạo xay, mật số vi khuẩn vẫn giảm mạnh và thấp hơn so với các nghiệm thức còn lại (7x103 CFU/g chế phẩm).
Thời điểm 4 tháng sau thời gian tồn trữ, nghiệm thức cám vẫn duy trì được mật số ổn định, gấp 2 lần nghiệm thức bột talc và cao hơn so với các nghiệm thức còn lại (1,3x107 CFU/g chế phẩm). Tiếp theo là nghiệm thức trấu xay vẫn duy trì mật số và cao hơn 3 nghiệm thức bột talc, gạo xay và lúa xay. Đối với nghiệm thức lúa xay, mật số vi khuẩn giảm chỉ còn 4x103 CFU/g chế phẩm. Riêng nghiệm thức gạo xay, do mật số vi khuẩn giảm thấp ở tháng thứ 3 nên không được khảo sát ở tháng 4.
Tại thời điểm tháng 5 và tháng 6 chỉ khảo sát nghiệm thức bột talc, cám và trấu do nghiệm thức gạo xay và lúa xay mật số đã giảm mạnh. Hai thời điểm này, nghiệm thức cám duy trì được mật số tốt nhất (5,8x106 CFU/g chế phẩm) kế đến là nghiệm thức bột talc (5,3x106 CFU/g chế phẩm) và trấu xay (2,35x106 CFU/g chế phẩm).
Tóm lại, nghiệm thức cám duy trì được mật số vi khuẩn tốt nhất (>107 CFU/g chế phẩm sau 5 tháng tồn trữ và >106 ở tháng thứ 6) và khác biệt với các nghiệm thức chất mang còn lại. Đối với các nghiệm thức trấu xay mật số >107 CFU/g chế phẩm sau 3 tháng và giảm dần đến tháng 6 mật số còn 2,35x106 CFU/g chế phẩm. Nghiệm thức bột talc đạt được mật số vi khuẩn khoảng 106 CFU/g chế phẩm sau 4 tháng. Riêng nghiệm thức lúa xay và gạo xay, mật số vi khuẩn luôn ở mức thấp so với các nghiệm thức còn lại và giảm mạnh qua mỗi tháng nên mật số vi khuẩn trong 2 nghiệm thức này chỉ khoảng 103 CFU/g chế phẩm ở tháng thứ 4.
Kết quả phân tích cho thấy mật số vi khuẩn ở tất cả các nghiệm thức chất mang giảm mạnh vào tháng thứ nhất tính từ ngày chủng vi khuẩn đối kháng vào chế phẩm và tiếp tục giảm dần qua mỗi tháng tồn trữ. Kết quả nghiên cứu của Omer (2010) cũng ghi nhận các chế phẩm chứa chất mang dạng trơ dùng để tồn trữ các vi khuẩn hình thành nội bào tử như Bacillus sp. đều có mật số giảm dần theo thời gian. Trong đó, mật số vi khuẩn giảm mạnh trong tháng đầu do chưa thích nghi với môi trường mới và chưa đủ thời gian hình thành nội bào tử.
Nhìn chung, qua khảo sát khả năng tồn trữ vi khuẩn cho thấy bột talc, cám và trấu xay duy trì mật số vi khuẩn ổn định (>106 CFU/g chế phẩm sau 6 tháng tồn trữ) so với nghiệm thức lúa xay và gạo xay.
Hai loại chất mang lúa xay và gạo xay có mật số vi khuẩn thấp nhất trong số các chất mang khảo sát. Ngoài ra, hai loại chất mang này có mức độ nhiễm khuẩn cao hơn so với ba loại chất mang còn lại. Điều này có thể do hàm lượng dinh dưỡng trong hai loại chất mang này cao nên thích hợp cho các chủng vi khuẩn khác phát triển và xâm nhiễm. Bên cạnh đó, độ ẩm của 2 loại chất mang này cao dẫn đến chế phẩm bị vón cục, ẩm ướt. Độ ẩm trong các túi chất mang có thể giảm bằng cách sấy ở nhiệt độ cao trong thời gian dài nhưng việc làm này tốn kém nhiều thời gian và chi phí nên không đảm bảo tiêu chí tuyển chọn là đơn giản và rẻ tiền. Do đó, lúa xay và gạo xay không thích hợp làm chất mang để tồn trữ B. aerophilus.
Kết quả đề tài nghiên cứu cho thấy bột talc là một trong các nghiệm thức có khả năng duy trì mật số vi khuẩn cao và kết quả này tương đồng với các nghiên cứu khác trong lĩnh vực này (Muis, 2006; Sallam, 2013). Bên cạnh đó, nghiệm thức cám và trấu xay là 2 loại chất mang cũng có khả năng duy trì mật số cao sau 6 tháng tồn trữ. Bột talc, cám và trấu xay chứa một lượng lớn khoáng vi lượng (Cu, Fe, Zn,…) và khoáng đa lượng (Ca, Mg, Si,…) có vai trò tăng cường quá trình hình thành nội bào tử, đó có thể là cơ chế góp phần giúp duy trì mật số vi khuẩn được ổn định sau thời gian dài tồn trữ (Omer, 2010). Nghiên cứu của Mokhtarnejad (2014) cũng cho thấy cám có khả năng kích thích tăng sinh các tế bào sinh dưỡng cũng như phá vỡ trạng thái ngủ của nội bào tử nên mật số vi khuẩn ổn định (có giảm nhưng không đáng kể). Trong trấu có chứa các thành phần chủ yếu là những hợp chất có khối lượng phân tử lớn như cellulose và lignin giúp duy trì mật số vi khuẩn (Ilyina et al., 2000). Ngoài ra, cám và trấu xay là các phế phẩm nông nghiệp phổ biến ở vùng trồng lúa trọng điểm như Đồng bằng sông Cửu Long, do đó đáp ứng được tiêu chí rẻ tiền và dễ tìm.
Các nghiệm thức chất mang đều được khảo sát khả năng đối kháng với vi khuẩn Xoo trên đĩa thạch (Hình 1) nhằm chọn ra các nghiệm thức chất mang có thể duy trì khả năng đối kháng của vi khuẩn để tiến hành khảo sát hiệu quả giảm bệnh cháy bìa lá của chế phẩm ngoài nhà lưới.
Hình 1: Vòng vô khuẩn được tạo ra bởi vi khuẩn Bacillus aerophilus trong nghiệm thức bột talc với vi khuẩn Xoo trên đĩa thạch sau 2 ngày
Chất mang lúa xay và gạo xay không duy trì được mật số vi khuẩn B. aerophilus tốt nên không được khảo sát mật số vi khuẩn trong chế phẩm kể từ tháng thứ 3 đối với gạo xay và tháng thứ 4 đối với lúa xay, cũng như không khảo sát khả năng đối kháng trên đĩa thạch đối với vi khuẩn trong 2 nghiệm thức chất mang này.
Kết quả khảo sát tính đối kháng của vi khuẩn B. aerophilus trong chất mang bột talc, cám, lúa xay, trấu xay và gạo xay được trình bài ở Bảng 2 cho thấy bán kính vòng vô khuẩn của vi khuẩn B. aerophilus qua 4 tháng có sự khác biệt nhưng dao động không lớn (khoảng 7-14 mm). Trong đó, ở nghiệm thức bột talc, vi khuẩn vẫn còn khả năng đối kháng mạnh đến rất mạnh (>8 mm); trong nghiệm thức trấu và cám, vi khuẩn có khả năng đối kháng ở mức trung bình đến rất mạnh.
Bảng 2: Bán kính vòng vô khuẩn (mm) do vi khuẩn Bacillus aerophilus tồn trữ trong chế phẩm tạo ra khi đối kháng với vi khuẩn Xoo sau 2 ngày nuôi trên môi trường Waikimoto cải tiến
(-) Không khảo sát khả năng đối kháng
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đặng Ngọc Giàu (2014), chủng vi khuẩn B. aerophilus có bán kính vòng vô khuẩn là 15,3 mm. Nhìn chung, B. aerophilus trong tất cả nghiệm thức chất mang vẫn còn khả năng đối kháng mạnh sau 6 tháng tồn trữ.
Kết quả khảo sát hiệu quả giảm bệnh của chế phẩm chứa vi khuẩn B. aerophilus được trình bày ở Hình 2 cho thấy tất cả các nghiệm thức đều có chiều dài vết bệnh ngắn và khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng âm tại thời điểm 5 và 10 NSCB. Trong đó, các nghiệm thức bột talc, cám, lúa xay và trấu xay đều cho kết quả chiều dài vết bệnh tương đương với đối chứng dương. Đến thời điểm 15 NSCB, các nghiệm thức bột talc, cám và lúa xay khác biệt không ý nghĩa về chiều dài vết bệnh so với đối chứng âm. Riêng nghiệm thức trấu xay luôn cho kết quả chiều dài vết bệnh ngắn hơn đối chứng âm tính đến thời điểm 15 NSCB và tương đương với đối chứng dương ở cả 3 thời điểm.
Hình 2: Chiều dài vết bệnh (mm) trên lá lúa ở 5, 10 và 15 NSCB khi xử lý với chế phẩm bột talc, cám và trấu xay của vi khuẩn Bacillus aerophilus (107CFU/g chế phẩm) sau 3 tháng tồn trữ. Trong cùng một thời điểm, các cột được ký hiệu bởi một hay nhiều chữ cái giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa ở mức 5% qua kiểm định Duncan
Kết quả khảo sát hiệu quả giảm bệnh của chế phẩm chứa vi khuẩn B. aerophilus sau 6 tháng tồn trữ được trình bày ở Hình 3 cho thấy, tất cả các nghiệm thức chất mang vẫn duy trì hiệu quả giảm bệnh và đều cho kết quả chiều dài vết bệnh ngắn hơn và khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng âm ở cả 3 thời điểm 5, 10 và 15 NSCB. Tại thời điểm 5 NSCB chỉ có nghiệm thức trấu xay có hiệu quả giảm bệnh tương đương với đối chứng dương, nhưng đến thời điểm 5 và 10 NSCB thì tất cả các nghiệm thức đều có hiệu quả tương đương với đối chứng.
Hình 3: Chiều dài vết bệnh (mm) trên lá lúa ở 5, 10 và 15 NSCB khi xử lý với chế phẩm bột talc, cám và trấu xay của vi khuẩn Bacillus aerophilus (107CFU/g chế phẩm) sau 6 tháng tồn trữ. Trong cùng một thời điểm, các cột được ký hiệu bởi một hay nhiều chữ cái giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa ở mức 5% qua kiểm định Duncan
Kết quả khảo sát hiệu quả giảm bệnh trong điều kiện nhà lưới ở tháng 3 và 6 cho thấy vi khuẩn vẫn còn hiệu quả giảm bệnh tốt với mầm bệnh sau thời gian tồn trữ; có thể sử dụng các loại chất mang này để tồn trữ mà không lo ngại vi khuẩn trong chế phẩm sẽ bị mất khả năng đối kháng.
Đề tài đã khảo sát được khả năng tồn trữ của B. aerophilus trong 5 loại chất mang bột talc, cám, gạo xay, lúa xay và trấu xay. Sau 6 tháng tồn trữ, nghiệm thức bột talc, cám và trấu xay duy trì mật số vi khuẩn >106 CFU/g chế phẩm, trong đó nghiệm thức cám duy trì được mật số tốt nhất. Vi khuẩn tồn trữ trong 3 loại chất mang bột cám, talc, và trấu xay vẫn còn khả năng đối kháng với Xanthomonas oryzae pv. oryzae trên đĩa thạch và có hiệu quả giảm bệnh ngoài nhà lưới. Từ 3 kết quả thí nghiệm cho thấy cám, talc, trấu xay là chất mang thích hợp nhất để tồn trữ vi khuẩn Bacillus aerophilus.
Tài liệu tham khảo
Agrios, G.N., 1988. Plant pathology, Third edition. Academic press. New York, 845 pages.
Ahmed, N.A., Zahran, E.B., 2006. Inhibition of soil borne Xanthomonas campestris pv. malvacearum in cotton by Bacillus spp.. Mitt. Biol. Bundesanst. Land - Forstwirtsch. 408: 86-92.
Heijnen, C.E., Van Veen, J.A., 1991. A determination of protective microhabitats for bacteria introduced into soil. FEMS Microbiol Letters. 85(1): 73-80.
Kauffman, H.E., Reddy, A.P.K., Hsieh, S.P.Y., Nera, S.D., 1973. An improved technique for evaluating resistance of rice variaties to Xanthomonas oryzaepv. oryzae. Plant disease reporter. 57: 537-543.
Khoa, N.D., Giau, N.D.N., Tuan, T.Q., 2016. Effects of Serratia nematodiphila CT-78 on rice bacterial leaf blight caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Biological Control. 103: 1-10.
Mokhtarnejad, L., Etebarian, H.R., Fazeli, M.R., Jamalifar, H., 2011. Evaluation of different formulation of potential biocontrol yeast isolates efficacy on apple blue mold at storage condition. Archives of Phytopathology and Plant Protection. 44(10): 970-980.
Muis, A., 2006. Biomass Production and Formulation of Bacillus subtilis for Biological Control. Indonesian journal of agricultural science. 7(2): 51-56.
Nguyễn Đắc Khoa, Dương Minh, Phạm Văn Kim, 2010. Sản xuất các sản phẩm sinh học để quản lý bệnh hại lúa, cây ăn quả và rau màu theo hướng bền vững và không ô nhiễm môi trường. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 16(b): 117-126.
Nguyễn Đặng Ngọc Giàu. 2014. Phân lập, định danh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa cùa vi khuẩn trong đất ở thành phố Cần Thơ và tỉnh Hậu Giang. Luận văn Cao học. Trường Đại học Cần Thơ. Cần Thơ.
Omer, A.M., 2010. Bioformulations of Bacillus Spores for using as Biofertilizer. Life science journal. 7(4): 124-131.
Salaheddin, K., Valluvaparidasan, V., Ladhalakshmi, D., Velazhaha, R., 2010. Management of Bacteria Blight of Cotton Using a Mixture of Pseudomonas fluorescens and Bacillus subtilis. Plant Protection Science, 46(2): 41-50.
Sallam, N.A., Riad, S.N., Mohamed, M.S., El-salam, A.S., 2013. Formulations of Bacillus spp. and Pseudomonas fluorescens for biocontrol of cantaloupe root rot caused by Fusarium solani. Journal of Plant Protection Research. 53(3): 295-300.
Smith, R.S., 1992. Legume inoculant formulation and application. Canadian Journal of Microbiology. 38(6): 485-492.
Trần Kim Thoa, 2015. Phân lập, định danh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa của vi khuẩn trong đất hai tỉnh Tiền Giang và Sóc Trăng. Luận văn Cao học. Trường Đại học Cần Thơ. Cần Thơ.
Velusamy, P., Gnanamanickam, S.S., 2006. Identification of 2,4 diacetylphloglucinol (DAPG) production by plant – associated bacteria and its role in suppression of rice bacterial blight in India. Current Science 85(9):1270-1273.
Vidhyasekaran, P., Muthamilan M., 1995. Development of Formulation of Pseudomonas fluorescens for Control of Chickpea wilt. Plant disease. 79(8): 782-786.
Võ Thị Phương Trang, 2013. Phân lập, định danh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa của vi khuẩn đối kháng trong đất tỉnh An Giang. Luận văn Cao học. Trường Đại học Cần Thơ. Cần Thơ.