Phân lập và tuyển chọn các dòng thực khuẩn thể trong phòng trừ bệnh héo xanh trên cây hoa vạn thọ (Tagetes papula L.) do vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith

Nguyễn Thúy An * , Nguyễn Thị Thu Nga , Phạm Văn Kim và Nguyễn Văn Minh Phụng

* Tác giả liên hệ (anm1014016@gstudent.ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 22-09-2016
Ngày duyệt đăng: 29-04-2017
Ngày xuất bản: 28-04-2017
Title: Isolating and screening promising bacteriophages in biological control of bacterial wilt on marigold (Tagetes papula L.) causedby Ralstonia solanacearum Smith
DOI: 10.22144/ctu.jvn.2017.021
Lượt xem
602
Downloads
231
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
An, N. T., Nga, N. T. T., Kim, P. V., & Phụng, N. V. M. (2017). Phân lập và tuyển chọn các dòng thực khuẩn thể trong phòng trừ bệnh héo xanh trên cây hoa vạn thọ (Tagetes papula L.) do vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, (49), 44-52. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2017.021
Số báo
Số. 49 (2017)
Chuyên mục
Nông nghiệp

Abstract

Isolating and screening promising bacteriophages for controlling bacterial wiltonmarigold caused by Ralstonia solanacearum in the laboratory and screen house condition stoscreen bacteriophages expressed high effec tinmanagement bacterial wilt disease. Total 38 bacteriophages and 21 strains ofR. Solanacearum were isolated from infected plant and soilsamples in provinces of Can Tho, Hau Giang, An Giang, Tien Giang and Dong Thap. Testing lytic ability of these phages on 21 strains of R. solanacearum, tenphages showed effective parasitizing of many strains ofR. solanacearum(15-16strains) i.e.phages ΦCT18, ΦĐT3 and ΦĐT4 showed potentially in lysing of bacterial lawn with diameter of plaque 6.09 mm, 5.88 mm and 7.99 mm respectively at 72 hours after inoculation. In the screenhouse, soil drenching with one of three phages ΦCT18, ΦĐT3, ΦĐT4 alone or either mixture of three phages at density 108PFU/mlfor controlling bacterial wilt onmarigold, the result showed that phage ΦĐT4 expressed good disease protection.
Keywords: Bacterial wilt, bacteriophages, marigold, Ralstonia solanacearum

Tóm tắt

Phân lập và tuyển chọn các dòng thực khuẩn thể(TKT) có hiệu quả phòng trừ bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên cây vạn thọ được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lướinhằm tìm ra dòng TKT có triển vọng trong quản lý bệnh héo vi khuẩn trên cây hoa vạn thọ. Kết quả phân lập được 38 dòng thực khuẩn thể và 21 chủng vi khuẩn Ralstonia solanacearum từ các mẫu cây bệnh và đất được thu thập tại các tỉnhCần Thơ, Hậu Giang, An Giang, Tiền Giang và Đồng Tháp. Các dòng thực khuẩn thể có khả năng ký sinh số lượng vi khuẩn ký chủ R.solanacearum khác nhau, ghi nhận 10 dòng thực khuẩn thể có khả năng ký sinh nhiều dòng vi khuẩn nhất (từ 15-16 chủng). Trong đó, ba dòng thực khuẩn thể ΦCT18, ΦĐT3 và ΦĐT4 có khả năng phân giải vi khuẩn ký chủ mạnh nhất với đường kính vòng vô khuẩn lần lượt là 6,09 mm, 5,88 mm và 7,99 mm ở thời điểm 72 giờ sau khi cấy. Trong điều kiện nhà lưới, áp dụng các dòng thực khuẩn thể ΦCT18, ΦĐT3, ΦĐT4 đơn lẻ và hỗn hợp 3 dòng thực khuẩn thể ở mật số 108 PFU/ml tưới vào đất trong phòng trừ bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum, kết quả cho thấy dòng thực khuẩn thể ΦĐT4 cho hiệu quả phòng trị cao nhất.
Từ khóa: Bệnh héo vi khuẩn, cây vạn thọ, Ralstonia solanacearum, thực khuẩn thể

Article Details

Tài liệu tham khảo

Bảng 4: Đường kính phân giải của 10 dòng TKT đối với 3 chủng vi khuẩn R.solanacearum ở thời điểm 24, 48, 72 GSKC trong điều kiện phòng thí nghiệm

Ghi chú: Các số trung bình trong cùng một bảngtheo sau bởi một hoặc nhiều chữ cái giống nhau thì không khác biệt ở mức ý nghĩa 5% qua phép thử Duncan. *: khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. GSKC: giờ sau khi cấy

Kết quả đánh giá tỉ lệ bệnh cho thấyởthời điểm 10 NSKLB, bệnh xuất hiện ở tất cả các nghiệm thức (tỷ lệ bệnh từ 10-20%), riêng nghiệm thức áp dụng dòng TKT ΦĐT4 chưa xuất hiện bệnhtuy nhiên chưa có khác biệt thống kê giữa các nghiệm thức.Quan sát ở thời điểm 15 NSKLB, nghiệm thức ΦĐT4 có tỷ lệ bệnh thấp nhất (15%) khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng, các nghiệm thức còn lại chưa thể hiện hiệu quả giảm bệnh kể cả nghiệm thức Starner. Vào 17 NSKLB, nghiệm thức ΦĐT4 vẫn thể hiện tỷ lệ bệnh thấp (20%) khác biệt ý nghĩa so với nghiệmthức Starner và đối chứng, giữa các nghiệm thức xử lý TKT không khác biệt. Về chỉ số AUDPC, nghiệm thức xử lý dòng TKT ΦĐT4 đạt thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng (Bảng 5). Các nghiệm thức áp dụng dòng thực khuẩn thể ΦCT18, ΦĐT3, hỗn hợp 3 dòng TKT và sử dụng thuốc Starner không thể hiện hiệu quả phòng trừ qua các thời điểm.

Bảng 5: Tỷ lệ bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearumtrong điều kiện nhà lưới qua các thời điểm khảo sát

Ghi chú: Các số trung bình trong cùng một cột theo sau bởi một hoặc nhiều chữ cái giống nhau thì không khác bệt ở mức ý nghĩa 5% trong phép thử Duncan; *: khác biệt ở mức ý nghĩa 5%; ns: không khác biệt ý nghĩa; NSKLB: ngày sau khi lây bệnh; AUDPC: diện tích dưới đường cong tiến triển bệnh. Tỷ lệ bệnh được chuyển đổi sangvàarsinkhi phân tích thống kê

Khảo sát mật số các dòng thực khuẩn thể được áp dụng qua các thời điểm 0 giờ sau khi lây bệnh (GSKLB), 1 ngày sau khi lây bệnh (NSKLB), 3 NSKLB, 5 NSKLB và 17 NSKLB. Nhìn chung, nghiệm thức xử lý TKT ΦĐT4 luôn có mật số TKT cao hơn và khác biệt ý nghĩa sovới các nghiệm thức khác qua các thời điểm ngoại trừ 17 NSKLB. Vào 1NSKLB, mật số các dòng thực khuẩn thể đều tăng so với thời điểm 0GSKLB, riêng dòng ΦĐT3 có mật số giảm. Dòng TKT ΦĐT4 có mật số cao nhất, khác biệt ý nghĩa so với dòng TKT ΦĐT3 và hỗn hợp TKT. Mật số các dòng thực khuẩn thể bắt đầu giảm vào thời điểm 3 NSKLB, dòng ΦCT18 và hỗn hợp 3 thực khuẩn thể có tốc độ giảm mật số nhanh nhất, dòng ΦĐT4 có giảm nhưng chậm, khác biệt có ý nghĩa thống kê với dòng ΦĐT3. Dòng ΦĐT4 có mật số cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê với các dòng ΦCT18 và ΦĐT3 nhưng không khác biệt với nghiệm thức áp dụng hỗn hợp 3 TKT vào thời điểm 5 NSKLB. Đến 17 NSKLB, mật số TKT ở các nghiệm thức tiếp tục giảm, cao nhất ở dòng ΦĐT3 nhưng không khác biệt ý nghĩa thống kê với dòng ΦĐT4 và áp dụng hỗn hợp 3 TKT (Bảng 6).

Hình 1: Mức độ nhiễm bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum ở các nghiệm thức xử lý TKT ở thời điểm 17 NSKLB

A. Xử lý ΦCT18; B. Xử lý ΦĐT3; C. Xử lý ΦĐT4;

D. Xử lý hỗn hợp 3 dòng TKT (ΦCT18, ΦĐT3 và ΦĐT4);

E. Xử lý thuốc Starner; F. Đối chứng không xử lý TKT

Bảng 6: Mật số các dòng thực khuẩn thể áp dụng qua các thời điểm khảo sát

Ghi chú: Các số trung bình trong cùng một cột theo sau bởi một hoặc nhiều chữ cái giống nhau thì không khác bệt ở mức ý nghĩa 5% trong phép thử Duncan; *: khác biệt ở mức ý nghĩa 5%; ns: không khác biệt ý nghĩa; NSKLB: ngày sau khi lây bệnh; GSKLB: giờ sau khi lây bệnh; Mật số được chuyển đổi sang log(x) khi phân tích thống kê

Tóm lại, áp dụng dòng TKT ΦĐT4 trong phòng trị bệnh héo xanh trên cây vạn thọ do vi khuẩn R.solanacearum cho hiệu quả giảm bệnh hơn các nghiệm thức còn lại (Hình 1). Mật số thực khuẩn thể có tương quan thuận với hiệu quả giảm bệnh, mật số càng cao thì tăng hiệu quả kiểm soát bệnh thể hiện qua tỉ lệ bệnh và chỉ số AUDPC thấp. Các TKT xâm nhiễm vào tế bào vi khuẩn ký chủ có thể phát triển và tiếp tục sản xuất các thể phage mới trong điều kiện thích hợp, có thể được xem như là một công cụ trong kiểm soát bệnh héo trên cây trồng bằng cách làm giảm tính độc của vi khuẩn (Addy et al., 2012). Do đó, để áp dụng thực khuẩn thể một cách hiệu quả, điều quan trọng là các thực khuẩn thể phải tiếp xúc với vi khuẩn ký chủ (Goodride, 2004, trích dẫn bởi Jones et al., 2007), nồng độ thực khuẩn thể ban đầu đủ cao (Gill và Abedon, 2003). Khả năng lưu tồn của thực khuẩn thể tăng góp phần gia tăng khả năng kiểm soát bệnh (Baglogh, 2006). Vì vậy, sử dụng thực khuẩn thể có khả năng tồn tại lâu, nhân mật số với sự hiện diện của vi khuẩn ký chủ sẽ có hiệu quả kiểm soát mầm bệnh tốt hơn.

Kết quả phân lập được 38 dòng TKT có khả năng ký sinh 21 chủng vi khuẩn Ralstonia solanacearum khác nhau tại các tỉnh An Giang, Hậu Giang, Tiền Giang, Đồng Tháp và thành phố Cần Thơ. Ghi nhận 10 dòng TKT có khả năng ký sinh rộng trên các chủng vi khuẩn phân lập, gồm:ΦCT12, ΦCT13, ΦCT14, ΦCT18, ΦCT19, ΦCT20, ΦAG4a, ΦĐT3, ΦĐT4, và ΦHG4. Trong đó, 3 dòng ΦCT18, ΦĐT3 và ΦĐT4 có khả năng phân giải vi khuẩn R.solanacearum cao nhất trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Nghiệm thức xử lý dòng thực khuẩn thể ΦĐT4 phân lập tại tỉnh Đồng Tháp thể hiện hiệu quả giảm bệnh héo xanh trên cây vạn thọ do vi khuẩn Ralstonia solanacearum cao hơn dòng ΦCT18 và ΦĐT3 đến thời điểm 17 NSKLB trong điều kiện nhà lưới và duy trì mật số ổn định hơn so với các nghiệm thức còn lại.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Addy, H. S., Askora, A., Kawasaki, T., Fujie, M.and Yamada, T. (2012). Utilization of filamentous phage φRSM3 to control bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum. Plant Disease, 96(8), 1204-1209.

Addy, H. S., Azizi, N. F. and Mihardjo, P. A. (2016). Detection of bacterial wilt pathogen and isolation of its bacteriophage from Banana in Lumajang area, Indonesia. International Journal of Agronomy 2: 1-7.

Balogh, B. (2006). Characterization and use of bacteriophages associated with citrus bacterial pathogens for disease control. A dissertation presented to the graduate school of University of Florida in partial fulfilment of the requirements for the degree of doctor of philosophy, University of Florida, 112pp.

Balogh, B., Jones, J. B., Iriarte, F. and Momol, M. (2010). Phage therapy for plant disease control. Current pharmaceutical biotechnology, 11(1), 48-57.

Jones, J., Jackson, L., Balogh, B., Obradovic, A., Iriarte, F. and Momol, M. (2007). Bacteriophages for Plant Disease Control. Annu. Rev. Phytopathol., 45, 245-262.

Kalpage, M. and De Costa, D. (2014). Isolation of bacteriophages and determination of their efficiency in controlling Ralstonia solanacearum causing bacterial wilt of tomato. Tropical Agricultural Research, 26(1), 140 – 151.

Kelman, A. (1985). Plant pathology at the crossroads. Annual review of phytopathology, 23(1), 1-12.

Lương Hữu Tâm (2013). Phân lập và bước đầu đánh giá khả năng hạn chế bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthononas oryzae của một số chủng thực khuẩn thể ở ĐBSCL. Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ. Trường Đại học Cần Thơ.

Mondal, B., Bhattacharya, I. and Khatua, D. (2014). Incidence of bacterial wilt disease in West Bengal, India. Academic Journal of Agricultural Research, 2(6), 139-146.

Nguyễn Thị Thu Cúc, Trần Thi Thu Thủy (2014). Dịch hại trên hoa hồng, cúc, mai, vạn thọ. NXB Trường Đại học Cần Thơ.

Nguyễn Thị Trúc Giang, Đoàn Thị Kiều Tiên và Nguyễn Thị Thu Nga (2014). Phân lập thực khuẩn thể và đánh giá hiệu quả phòng trị bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 4,194-203.

Nguyễn Thị Trúc Giang, Nguyễn Văn Nhớ, Nguyễn Thị Bạc, Nguyễn Thị Thu Nga và Phạm Văn Kim (2016). Khảo sát phương pháp phân lập thực khuẩn thể và hiệu quả phòng trị của thực khuẩn thể đối với bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia Bệnh hại thực vật Việt Nam lần thứ 15. NXB Nông Nghiệp. Trang 30-39.

Nguyễn Tất Thắng, Đỗ Tấn Dũng và Nguyễn Văn Tuất (2015). Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn (Raltonia solanacearum 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.

Ronald, P. (2011). Plant genetics, sustainable agriculture and global food security. Genetics, 188(1), 11-20.

Trần Ngọc Trân, Khương Minh Trí, Nguyễn Thị Thu Nga (2016). Phân lập và đánh giá hiệu quả của thực khuẩn thể trong việc phòng trừ bệnh cháy lá do vi khuẩn Xanthomonas sp. trên cây hành lá (Allium fistolosumL.). Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia Bệnh hại thực vật Việt Nam lần thứ 15. NXB Nông Nghiệp, trang 1-9.

Yamada, T. (2012). Bacteriophages of Ralstonia solanacearum: Their Diversity and Utilization as Biocontrol Agents in Agriculture. In “Bacteriophages”, Ipek Kurtboke (Ed.), ISBN: 978-953-51-0272-4, InTech. p: 113-138.