Luận án: Tạo oligochitosan-silica nano phòng bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gây hại cây ớt

xii TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu tạo oligochitosan-silica nano và khảo sát tính kích kháng bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. gây hại cây ớt (Capsicum frutescens L.)” đã được thực hiện từ 2014 đến 2018 tại Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu (1) phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh và định danh loài nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên; (2) tạo được oligochitosan-silica nano trên cơ sở các phân đoạn chitosan có trọng lượng phân từ thấp với hạt nano silica có độ ổn định và hiệu quả kích kháng cao đối với bệnh thán thư trên ớt và (3) xác định được khả năng kiểm soát bệnh thán thư do nấm C.

truncatum gây ra trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà màng và ngoài đồng ruộng của oligochitosan-silica nano tạo được. Đề tài gồm bốn nội dung được thực hiện tuần tự: (1) phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh của các mẫu phân lặp và định danh bằng hình thái, sinh học phân tử loài nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư do nấm trên cây ớt chỉ thiên (Capsicum frutescens L.); (2) hoàn thiện công nghệ tạo oligochitosan-silica nano; (3) đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides và C. truncatum gây ra trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm của oligochitosan-silica nano tạo được và (4) đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm C.

truncatum gây ra của oligochitosan- silica nano trên cây ớt trồng trong điều kiện nhà màng và ngoài đồng. Đề tài đã phân lập và định danh được 20 mẫu nấm bệnh thán thư gây bệnh trên cây ớt dựa vào đặc điểm hình thái theo Sutton (1992) và kết quả phân tích DNA. Đa số các mẫu phân lập thuộc loài C. Đã thu được các phân đoạn oligochitosan khối lượng phân tử nhỏ (7,7 kDa; 4,6 kDa và 2,5 kDa) và phân đoạn oligochitosan 4,6 kDa 0,5 - 1% có tác dụng kích kháng hiệu quả nhất.

Điều chế thành công hạt nano silica (kích thước 30 nm) từ vỏ trấu; tạo thành công oligochitosan-silica nano bền ở pH 7,5 với chất làm đặc HEC 1%. Một số đặc trưng tính chất của vật liệu oligochitosan, nano silica và oligochitosan-silica nano đã được xii xiii ghi nhận. Trong điều kiện nhà màng và ngoài ruộng sản xuất hiệu quả kích kháng nấm C. truncatum đạt tốt nhất khi phun oligochitosan 25 ppm hoặc nano silica 50 - 100 ppm hoặc oligochitosan-silica nano 50 ppm.

Về tính mới của luận án: đề tài đã (1) hoàn thiện được quy trình sản xuất oligochitosan-silica nano có thể ứng dụng trong sản xuất trên quy mô công nghiệp: (a) tạo oligochitosan có khối lượng phân tử nhỏ (7,7 kDa, 4,6 kDa và 2,5 kDa) bằng phương pháp chiếu xạ dung dịch 4% chitosan/0,5% H2O2 và dung dịch 2% chitosan/0,5% H2O2; (b) tạo vật liệu nano silica có độ tinh khiết cao bằng phương pháp thiêu kết vỏ trấu đã được xử lý loại bỏ thành phần khoáng và (c) tạo oligochitosan- silica nano bền ở pH gần trung tính (pH ~ 7,5); (2) ứng dụng oligochitosan-silica nano tạo được kích kháng bệnh thán thư do nấm C. truncatum trên cây ớt chỉ thiên trồng tại Thành phố Hồ Chí Minh. xiv SUMMARY The project of “Study to produce oligochitosan-silica nano and investigate the induced systemic resistance against anthracnose disease caused by Colletotrichum spp. on hot chilli (Capsicum frutescens L.)” was carried out from 2014 to 2018 at Ho Chi Minh City.

The objectives of the study were: (1) identify the pathogenicity potential and classificate at species level of Colletotrichum spp. isolated from hot chilli in Vietnam; (2) produce stable oligochitosan-silica nano, which potentially highly induced effectively the systemic resistance against anthranose disease on hot chilli, based on the combination of low molecular weight chitosan with nano silica; and (3) detect the potential control the anthracnose disease caused by C. truncatum on hot chilli in vitro, greenhouse and opened-field conditions of oligochitosan-silica nano created. Four contents done sequentially were involved in the study: (1) isolate, investigate the pathogenicity potential of isolates and classificate at species level isolated fungus Colletotrichum spp.

causing anthracnose disease on hot chilli (Capsicum frutescens L.) based on mophorlogy and molecular characteristics; (2) re- complete the technology to produce oligochitosan-silica nano; (3) evaluate the induced systemic resistance (ISR) potential against anthranose disease caused by C. truncatum on hot chilli in in vitro condition of oligochitosan- silica nano created; (4) investigate the induced systemic resistance (ISR) potential against anthranose disease caused by C. truncatum on hot chilli cultivated in greenhouse and opened-field conditions of oligochitosan-silica nano produced. Twenty fungus isolates causing anthranose disease on hot chilli were isolated and scientific classificated to species based on the mophorlogy characteristics according to Sutton (1992) and DNA analysis.

Most of isolates belonged to C. Low molecular weight oligochitosan fragments (7.5 kDa) were gained and high effective ISR potential was recorded from the oligochitosan 4. Succesfully produced nano silica (size 30 nm) from xv husk; succesfully created oligochitosan-silica nano, which stable at pH 7.5 when combined with HEC (1%). Some special characteristics of oligochitosan, nano silica and oligochitosan-silica nano were recorded.

In greenhouse and opened-field conditions, the high efficiencies of ISR potential against C. truncatum were recorded when oligochitosan 25 ppm, nano silica 50 – 100 ppm and oligochitosan-silica nano 50 ppm sprayed. The scientific and practical significance: (1) the practical technologies for creating oligochitosan-silica nano in industry production were re-completed; (a) low molecular weight oligochitosan fragments (7.5 kDa) were created by irradiation method on to the solution of 4% chitosan/0.5% H2O2; (b) highly pure nano silica particles were produced by firing husk after treated to eliminate mineral components and (c) oligochitosan-silica nano stabling at pH ~ 7.5 was produces; (2) applying oligochitosan-silica created to induce the systemic resistance against the anthranose disease caused by C. truncatum on hot chilli cultivated at Ho Chi Minh City.

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Ớt (Capsicum sp.) là cây gia vị trồng ở vùng nhiệt đới, được tiêu thụ trên khắp thế giới do có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, dịch bệnh do nấm, virus và vi khuẩn gây ra trên cây ớt là một vấn đề gây trở ngại lớn đến hiệu quả sản xuất. Trong các loại bệnh trên ớt, bệnh do nấm là trong các bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng và làm tổn thất từ 10 - 80% sản lượng ớt ở Việt Nam và các nước trên thế giới như Ấn Độ, Thái Lan, Hàn Quốc. Các loại bệnh nấm thường gặp trên cây ớt là bệnh héo cây con (Rhizoctonia solani), bệnh thán thư (Colletotrichum spp.), bệnh mốc xám (Botrytis cinerea), bệnh héo vàng lá (Fusarium oxysporum), bệnh sương mai (Phythopthora capsici), trong đó bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp.

gây ra là bệnh phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng nhất đối với cây ớt. Bệnh thán thư trên cây ớt do nấm Colletotrichum spp. gây ra, nấm gây hại trên cả cành, lá, hoa và trái, có thể gây thiệt hại làm giảm năng suất 70 - 80%. Hiện nay, nhiều loại thuốc hóa học được sử dụng để phòng trừ các loại nấm gây hại cho cây trồng, tuy nhiên việc sử dụng với liều lượng cao trong thời gian dài đã làm mất cân bằng quần thể vi sinh vật có ích trong đất, tạo điều kiện để nấm bệnh và các loài côn trùng có hại cho cây trồng trở nên kháng thuốc.

Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sản phẩm nông nghiệp và đất đã làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, môi trường và gây tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và vật nuôi. Biện pháp trồng giống chống chịu bệnh bị hạn chế do năng suất và độ ổn định giống không cao. Biện pháp sinh học sử dụng chất kích kháng thực vật (elicitor) giúp kích hoạt các cơ chế đề kháng bệnh trong cây trồng là một xu hướng phát triển nông nghiệp xanh đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới với mục đích giảm thiểu tối đa việc sử dụng các hóa chất độc hại và sử dụng giống chuyển gen. Chitin và silic là hai nguồn nguyên liệu phổ biến trong tự nhiên.

Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan, oligochitosan (dẫn suất của chitin) cùng với silic và silica nano khi dùng riêng lẻ hoặc phối hợp có các hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng 2 nấm và làm tăng khả năng chống chịu bệnh ở đa số các loài thực vật, giúp cây tiết ra một số enzyme, hoạt chất chống lại sự xâm nhập của nấm, vi khuẩn gây bệnh; kích thích sự tăng trưởng và phát triển cây trồng [39]. Oligochitosan tạo được có khối lượng phân tử lớn từ 100 kDa đến 30 kDa theo công nghệ cũ dẫn đến khó điều chỉnh khối lượng phân tử trong sản xuất quy mô lớn. Vì vậy cần tạo được oligochitosan có khối lượng phân tử nhỏ bằng phương pháp chiếu xạ thích hợp ứng dụng trong nông nghiệp. Hoàn thiện quy trình sản xuất oligochitosan có thể ứng dụng trong sản xuất quy mô công nghiệp, sản phẩm tạo thành có độ tinh khiết, ổn định cao và dễ dàng điều chỉnh khối lượng phân tử trong sản xuất.

Kết hợp được hai loại vật liệu có hiệu ứng kích kháng để chế tạo vật liệu lai ứng dụng trong nông nghiệp. Xuất phát từ các lý do trên đề tài ‘Nghiên cứu tạo oligochitosan-silica nano và khảo sát tính kích kháng bệnh thán thư do nấm Colletotrichum spp. gây hại cây ớt (Capsicum frutescens L.)’ đã được thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh và định danh loài nấm Colletotrichum spp.

gây bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên; - Tạo được oligochitosan-silica nano trên cơ sở các phân đoạn chitosan có trọng lượng phân từ thấp với hạt nano silica có độ ổn định và hiệu quả kích kháng cao đối với bệnh thán thư trên ớt; - Xác định được khả năng kiểm soát bệnh thán thư do nấm C. truncatum gây ra trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà màng và ngoài đồng ruộng của oligochitosan-silica nano tạo được. Nội dung nghiên cứu của luận án Luận án gồm các nội dung sau: - Nội dung 1: Phân lập, khảo sát khả năng gây bệnh của các mẫu phân lặp và định danh bằng hình thái, và đặc điểm phân tử loài nấm Colletotrichum spp. gây bệnh thán thư trên cây ớt chỉ thiên (Capsicum frutescens L.

3 - Nội dung 2: Hoàn thiện công nghệ tạo oligochitosan-silica nano. - Nội dung 3: Đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides và C. truncatum gây ra của oligochitosan-silica nano tạo được trên cây ớt trong điều kiện phòng thí nghiệm. - Nội dung 4: Đánh giá khả năng kích kháng đối với bệnh thán thư do nấm C.

truncatum gây ra của oligochitosan-silica nano tạo được trên cây ớt trồng trong điều kiện nhà màng và ngoài đồng.