Trương Thị Bích Vân * , Nguyễn Ngọc Hải Uyên , Nguyễn Song Hân , Nguyễn Thanh Như Ngọc , Nguyễn Văn Trúc , Lê Tuấn Kiệt , Mã Ngọc Thiên , Nguyễn Thị Bích Hiền , Lê Hoàng Bảo Ngọc , Lê Nguyễn Khôi Nguyên Nguyễn Hoàng Vũ

* Tác giả liên hệ (ttbvan@ctu.edu.vn)

Abstract

Ralstonia solanacearum is a phytopathogenic bacterium which has been recorded on more than 200 species belonging to 50 botanical families. To prevent wilt disease, farmers often use chemical compounds control the bacterium, however, this measure has shown negative impacts affecting the environment. Bacteriophage can infect bacteria and the use of bacteriophage is considered as a potential biological method in bio-controlling bacterial wilt disease. The aim of this study was carried out to isolate bacteriophages from the soil of medicinal plants that have lysis bacteria that cause wilt disease on plants. The bacteriophages were isolated from the soil and surveyed base on the double agar-plaque assay method. Thirty five bacteriophages were isolated from soil samples of medicinal plants such as Zingiber officinale, Curcuma longa L., Coleus aromaticus Benth and Polyscias fruticosa L. The host range of bacteriophages showed that a total of 29 phages have clear plaques on 9 Ralstonia solanacearum strains. Particularly, seven bacteriophage strains named as ɸG7, ɸG8, ɸDL3, ɸDL6, ɸH6, ɸH23 and ɸH24 had wide host range and capable of lysis on Ralstonia solanacearum more than 72 hours in vitro conditions. Ralstonia solanacearum là vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên 200 loài thực vật thuộc 50 họ khác nhau và được xếp thứ hai trong danh sách các tác nhân gây bệnh nguy hiểm nhất trên cây trồng. Để phòng trị bệnh héo xanh, nông dân thường sử dụng các biện pháp hóa học, tuy nhiên biện pháp này  đã cho thấy những tác động tiêu cực làm ảnh hưởng  đến  môi trường. Thực khuẩn thể ký sinh và ức chế vi khuẩn và sử dụng thực khuẩn thể được xem là biện pháp sinh học tiềm năng trong việc phòng trừ bệnh héo xanh. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm phân lập các dòng thực khuẩn thể từ đất trồng cây dược liệu có khả năng ly giải vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên cây trồng. Thực khuẩn thể được phân lập từ đất và khảo sát vết tan dựa vào phương pháp agar 2 lớp. Ba mươi lăm dòng thực khuẩn thể có khả năng ức chế vi khuẩn Ralstonia solanacearum đã được phân lập từ mẫu đất trồng cây dược liệu như cây gừng (Zingiber officinale), nghệ (Curcuma longa L.), húng chanh (Coleus aromaticus Benth) và đinh lăng (Polyscias fruticosa L.). Kết quả đánh giá phổ ký chủ của các dòng thực khuẩn thể phân lập cho thấy có 29 dòng thực khuẩn thể tạo vết tan rõ ràng đối với 9 dòng vi khuẩn gây bệnh Ralstonia solanacearum. Đặc biệt 7 dòng thực khuẩn thể ký hiệu ɸG7, ɸG8, ɸDL3, ɸDL6, ɸH6, ɸH23 và ɸH24 có khả năng ly giải vi khuẩn hơn 72 giờ trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Keywords: Bacteriophage, bacterial wilt, Curcuma longa. L, Coleus aromaticus Benth, Polyscias fruticosa L, Zingiber officinale

Tóm tắt

Ralstonia solanacearum là vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên 200 loài thực vật thuộc 50 họ khác nhau và được xếp thứ hai trong danh sách các tác nhân gây bệnh nguy hiểm nhất trên cây trồng. Để phòng trị bệnh héo xanh, nông dân thường sử dụng các biện pháp hóa học, tuy nhiên biện pháp này  đã cho thấy những tác động tiêu cực làm ảnh hưởng  đến  môi trường. Thực khuẩn thể ký sinh và ức chế vi khuẩn và sử dụng thực khuẩn thể được xem là biện pháp sinh học tiềm năng trong việc phòng trừ bệnh héo xanh. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm phân lập các dòng thực khuẩn thể từ đất trồng cây dược liệu có khả năng ly giải vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên cây trồng. Thực khuẩn thể được phân lập từ đất và khảo sát vết tan dựa vào phương pháp agar 2 lớp. Ba mươi lăm dòng thực khuẩn thể có khả năng ức chế vi khuẩn Ralstonia solanacearum đã được phân lập từ mẫu đất trồng cây dược liệu như cây gừng (Zingiber officinale), nghệ (Curcuma longa L.), húng chanh (Coleus aromaticus Benth) và đinh lăng (Polyscias fruticosa L.). Kết quả đánh giá phổ ký chủ của các dòng thực khuẩn thể phân lập cho thấy có 29 dòng thực khuẩn thể tạo vết tan rõ ràng đối với 9 dòng vi khuẩn gây bệnh Ralstonia solanacearum. Đặc biệt 7 dòng thực khuẩn thể ký hiệu ɸG7, ɸG8, ɸDL3, ɸDL6, ɸH6, ɸH23 và ɸH24 có khả năng ly giải vi khuẩn hơn 72 giờ trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Từ khóa: Bệnh héo xanh, đinh lăng, gừng, húng chanh, nghệ, Ralstonia solanacearum, thực khuẩn thể

Article Details

Tài liệu tham khảo

Cisek, A. A., Dąbrowska, I., Gregorczyk, K. P and Wyżewski, Z., 2017. Phage therapy in bacterial infections treatment: One hundred years after the discovery of bacteriophages. CurrMicrobiol. 74(2): 277–283.

Đỗ Tất Lợi, 2004. Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, lầnthứ 12, Nhà xuất bản Y học. Thànhphố Hồ Chí Minh, 294 trang.

Fox, J.L., 2000. Phage treatments yield healthier tomato, pepper plants. ASM News 66, pp: 455–456.

Fujiwara, A., Kawasaki, T., Usami, S., Fujie. M and Yamada, T. 2008. Genomic characterization of Ralstoniasolanacearum phage phiRSA1 and its related prophage (phiRSX) in strain GMI1000. J Bacteriol. 190(1): 143–156 6.

Griffith, C. S., Peterson, P. D. Jrand Campbell, C. L., 1997. Byron David Halsted and Experiment Station Plant Pathology 1889 to 1900. Plant disease. 81(5): 545-549.

Gupta, S., Kaul, S., Singh, B., Ram, A. C and Dhar, M. K., 2016. Production of GentisylAlcohol from PhomaherbarumEndophytic in Curcuma longa L. and Its Antagonistic Activity Towards Leaf Spot Pathogen Colletotrichum gloeosporioides. Appl BiochemBiotechnol. 180:1093–1109.

Harper, D.R and Kutter, E., 2008. Bacteriophage: Therapeutic Uses. In TheEncyclopedia of Life Sciences.E-Publishing Inc. John Wiley & Sons, Ltd, 1-7.

Hayward, A. C., 2000. “Ralstoniasolanacearum” in enclopediaof microbiology, 2nd Edn, Vol. 4 San Diego, CA: Academic Press, 32–42.

Janse, J. D., 1996. Potato brown rot in western Europe-history, present occurrence and some remarks on possible origin, epidemiology and control strategies. Bulletin OEPP/EPPO Bulletin. 26: 679-695.

Jones, J.B., Jackson, L.E, Balogh, B., Obradovic, A., Iriarte, F.B and Momol, M. T. 2007. Bacteriophages for plant disease control. AnnuRev Phytopathol. 45: 245–262.

Kalpage, M.D and Costa, D.M., 2015. Isolation of bacteriophages and determination of their efficiency in controlling Ralstoniasolanacearum causing bacterial wilt of tomato. Tropical Agricultural Research. 26(1): 140–151.

Krishnapura, P. R and Belur, P., 2015. Isolation and Screening of Endophytes from the Rhizomes of Some ZingiberaceaePlants for L-Asparaginase Production. Preparative Biochemistry & Biotechnology. 46(3): 281-287.

Kropinski, A. M., Mazzocco, A., Waddell, T. E., Lingohr, E. and Johnson, R. P., 2009. Enumeration of bacteriophages by double agar overlay plaque assay, Methods in Molecular Biology, 1 February, 501: 69-76.

Kutateladze, M., and Adamia, R., 2010. Bacteriophages as potential new therapeutics to replace or supplement antibiotics. Trends in biotechnology. 28: 591–595.

Makari, H. K., Palaniswamy, M. and Angayarkanni, J., 2013. Isolation of lytic bacteriophage against Ralstoniasolanacearum causing wilting symptoms in ginger (Zingiberofficinale) and potato (Solanum tuberosum) plants. International Research Journal of Biological Sciences, 10 November, 2(11): 78-84.

Mai Huỳnh Dư An, NguyễnTrọng Ngữ, NguyễnThị Thu Nga, Phan Hữu Bằng, Bùi Khánh Lâm, Lưu Huỳnh Anh và Huỳnh Chí Nghĩa, 2016. Thử nghiệm khả năng phân giải vi khuẩn Escherichia coli của thực khuẩn thể (Bacteriophage) phân lập tại các trại gà thương phẩm. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 11: 139-146.

NguyễnMinh Tâm, 2015. Phân lập và khảo sát hiệu quả phòng trị của thực khuẩn thể đối với bệnh héo xanh dưa leo do vi khuẩn Ralstoniasolanacearum trong điều kiện in vitro và nhà lưới. Luận văn tốt nghiệp kỹ sư Bảo vệ Thực vật. Trường Đại học Cần Thơ.

NguyễnTất Thắng, Đỗ Tấn Dũng và NguyễnVăn Tuất. 2011. Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn (Raltoniasolanacearum Smith) hại cây khoai tây vùng Hà Nội - phụ cận và biện pháp phòng trừ. Tạp chí Khoa học và Phát triển. 9(5): 725 – 734.

NguyễnThị Trúc Giang, 2014. Nghiên cứu biện pháp phòng trị bệnh cháy bìa lá (Xanthomonas oryzaepv. oryzae) trên lúa bằng thực khuẩn thể. Luận văn tốt nghiệp kỹ sư Bảo Vệ Thực Vật. Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Đại học Cần Thơ. Thành phố Cần Thơ.

Phan Quốc Huy, NguyễnMinh Trung, Hồ Cảnh Thịnh và NguyễnThị Thu Nga, 2016. Đánh giá hiệu quả của thực khuẩn thể trong phòng trừ bệnh thối hạt trên lúa do vi khuẩn Burkholderiaglumae. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 45: 70-78.

Prudent, D., Perineau, F., Bessiere, J. M., Michel, G. M. and Baccou, J. C., 2011. Analysis of the essential oil of wild oregano from martinique(Coleus aromaticus Benth.) - evaluation of its Bacteriostatic and Fungistatic properties. Journal of Essential Oil Research. 7(2): 165-173.

Schnabel, E.L. and Jones, A.L. 2001. Isolation and characterization of five Erwinia amylovorabacteriophages and assessment of phage resistance in strains of Erwinia amylovora. Appl Environ Microbiol. 67: 59–64.

Shurtleff, M. C. and Averre, C. W., 1997. The plant disease clinic and field diagnosis of abiotic diseases. APS press. Minneesata. 245 pages.

Summers, W.C. 2016. Felix Hubert d’Herelle(1873–1949): History of a scientific mind. Bacteriophage. 6 (4): 4 pages.

Tan, G.H., Nordin, M.S., Napsiah, A.R and Rosnah, H., 2009. Lysis activity of bacteriophages isolated from sewage against Ralstoniasolanacearum and Erwinia chrysanthemi. J. Trop. Agric. and Fd. Sc. 37(2): 203– 209.

Trần Hưng Minh, Ngô Văn Chí, Phạm Minh Phú và NguyễnThị Thu Nga, 2016. Phân lập và bước đầu đánh giá hiệu quả của thực khuẩn thể trong phòng trừ bệnh thối gốc lúa do vi khuẩn Erwinia chrysanthemi. Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 3: 185-192.

Van, T.T.B., Yoshida, S., Miki, K., Kondo, A. and Kamei, K., 2014. Genomic characterization of RS603, a filamentous bacteriophage that is infectious to the phytopathogen Ralstoniasolanacearum. Microbiology and Immunology. 58: 697–700.

Van, T.T.B., Yoshida, S., Miki, K., Kondo, A. and Kamei, K., 2015. Complete genome sequence of a filamentous bacteriophage, RS611, that infects the phytopathogen Ralstoniasolanacearum. Archives of Virology. 160(3): 865-7.

Van, T.T.B., Kondo, A., Miki, K., Kamei, K., Thao, D. T. P., Namikawa, R., Huan, P. K. N., 2015. Genomic characterization of Ralstoniasolanacearum phage φRS138 of the family siphoviridae. Archives of Virology. 161(2):483-6.

Yamada, T., Satoh, S., Ishikawa, H., Fujiwara, A., Kawasaki, T., Fujie, M and Ogata, H. 2010. A jumbo phage infecting the phytopathogen Ralstoniasolanacearum defines a new lineage of the Myoviridaefamily. Virology. 398(1):135–147.

Yuan, Y. H. and Gao, M.Y., 2016. Characteristics and complete genome analysis of a novel jumbo phage infecting pathogenic Bacillus pumiluscausing ginger rhizome rot disease. Archives of Virology. 16(12): 3597–3600.

Williamson, K.E., Radosevich, M and Wommack, K.E., 2005. Abundance and diversity of viruses in six Delaware soils. Applied & Environmental Microbiology. 71:3119–3125.

Wommack, K. E. and Colwell, R.R., 2000, Virioplankton: viruses in aquatic ecosystems. Microbiology and Molecular Biology Review, 1 March.64(1): 69-114.

Zheng, Y. K., Miao, C. P., Chen, H. H., Huang, F. F., Xia, M. X., Chen, W and Zhao, L. X., 2017. Endophytic fungi harbored in Panax notoginseng: diversity and potential as biological control agents against host plant pathogens of root-rot disease. J Ginseng Res. 41:353-360.