Luận án Nghiên cứu sử dụng thực khuẩn thể trong phòng trị bệnh thối hạt trên lúa do vi khuẩn Burkholderia glumae

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỰC KHUẨN THỂ TRONG PHÒNG TRỊ BỆNH THỐI HẠT TRÊN LÚA DO VI KHUẨN Burkholderia glumae

Ngành:

Bảo vệ Thực Vật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu sử dụng thực khuẩn thể (TKT) để phòng trị bệnh thối hạt trên lúa do vi khuẩn Burkholderia glumae gây ra, một tác nhân gây thiệt hại nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng lúa gạo toàn cầu và tại Việt Nam. Bệnh thối hạt được dự báo sẽ trở thành mối đe dọa an ninh lương thực do biến đổi khí hậu, với nhiệt độ lý tưởng cho sự phát triển của vi khuẩn là 30-35°C. Các phương pháp quản lý hóa học hiện tại đối mặt với thách thức kháng thuốc và gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, đa dạng sinh học, và sức khỏe con người, làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về các giải pháp sinh học an toàn.

Mục đích tổng quát của nghiên cứu là xác định hiệu quả và tính an toàn của TKT trong việc kiểm soát bệnh thối hạt lúa, đồng thời tối ưu hóa điều kiện nhân nuôi TKT để ứng dụng thực tiễn, góp phần giảm thiểu việc sử dụng thuốc hóa học. Đề tài đã thực hiện năm nội dung chính: phân lập và tuyển chọn TKT cùng vi khuẩn gây bệnh; đánh giá khả năng phòng trị của TKT triển vọng trong điều kiện nhà lưới; xác định tính an toàn của chúng; đánh giá hiệu quả phòng trị ngoài đồng; và khảo sát điều kiện nhân nuôi TKT.

Kết quả nghiên cứu đã phân lập được 112 dòng TKT và 60 dòng vi khuẩn gây bệnh thối hạt từ chín tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long. Sáu dòng vi khuẩn được định danh là Burkholderia glumae, trong đó dòng BurDT46 gây hại cao nhất. Bốn dòng TKT triển vọng (ΦBurVL34, ΦBurDT47a, ΦBurDT48a, ΦBurAG58) cho thấy khả năng phân giải B. glumae DT46 cao. Đặc biệt, dòng TKT ΦBurAG58 đơn hoặc hỗn hợp ba dòng TKT (ΦBurVL34, ΦBurAG58, ΦBurDT47a) ở mật số 10⁸ pfu/ml đã chứng minh hiệu quả giảm bệnh thối hạt trên 50% trong cả điều kiện nhà lưới và ngoài đồng qua hai vụ lúa, tương đương hoặc vượt trội so với chất đối chứng hóa học. Về tính an toàn, ba dòng TKT triển vọng được xác định thuộc họ Podoviridae, có hình thái đầu khối đa diện, đuôi ngắn và không chứa gen integrase, khẳng định chúng là tác nhân độc (sinh tan) và an toàn để ứng dụng. Nghiên cứu cũng tối ưu hóa các điều kiện nhân nuôi TKT, bao gồm môi trường King's B lỏng, thời điểm cấy vi khuẩn trước 16 giờ, chỉ số MOI 1.0 và nhiệt độ 30°C, giúp đạt mật số TKT cao (10¹⁰ pfu/ml) để đáp ứng yêu cầu sử dụng rộng rãi.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: GIỚI THIỆU

  • 1.1 Tính cấp thiết của luận án
  • 1.2 Mục đích nghiên cứu
  • 1.3 Nội dung nghiên cứu
  • 1.4 Tính mới của luận án
  • 1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu
    • 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu
  • 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 1.6.1 Ý nghĩa khoa học
    • 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

• Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • 2.1 BỆNH THỐI HẠT LÚA
    • 2.1.1 Lịch sử và tình hình gây hại
    • 2.1.2 Triệu chứng bệnh thối hạt
  • 2.2 TỔNG QUAN VỀ THỰC KHUẨN THỂ

• Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
  • 3.2 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
    • 3.2.1 Dụng cụ thiết bị
    • 3.2.2 Vật liệu
  • 3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
    • 3.3.1 Nội dung 1: phân lập, tuyển chọn thực khuẩn thể và vi khuẩn gây bệnh thối hạt lúa
      • 3.3.1.1 Phân lập thực khuẩn thể và vi khuẩn gây bệnh thối hạt ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long
      • 3.3.1.2 Đánh giá khả năng kí sinh của các dòng thực khuẩn thể trên các dòng vi khuẩn gây bệnh thối hạt lúa
      • 3.3.1.3 Định danh vi khuẩn gây bệnh thối hạt bằng kỹ thuật PCR (polymerase Chain Reaction)
      • 3.3.1.4 Đánh giá khả năng gây hại của các dòng vi khuẩn Burkholderia glumae gây bệnh thối hạt trong điều kiện nhà lưới
      • 3.3.1.5 Đánh giá khả năng tiêu diệt vi khuẩn Burkholderia glumae của những dòng thực khuẩn thể triển vọng
    • 3.3.2 Nội dung 2: Đánh giá khả năng phòng trị bệnh thối hạt của các dòng thực khuẩn thể triển vọng trong điều kiện nhà lưới
      • 3.3.2.1 Đánh giá hiệu quả phòng trị bệnh thối hạt trên lúa do vi khuẩn Burkholderia glumae bằng các dòng thực khuẩn thể triển vọng
      • 3.3.2.2 Đánh giá hiệu quả của các mật số thực khuẩn thể khác nhau trong phòng trị bệnh thối hạt lúa do vi khuẩn Burkholderia glumae
      • 3.3.2.3 Khảo sát thời điểm xử lý của thực khuẩn thể trong phòng trị bệnh thối hạt do vi khuẩn B. glumae ở điều kiện nhà lưới
    • 3.3.3 Nội dung 3: Xác định tính an toàn của các dòng thực khuẩn thể triển vọng trong thực tiễn sản xuất
      • 3.3.3.1 Khảo sát hình thái của thực khuẩn thể dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy)
      • 3.3.3.2 Giải mã trình tự bộ genome của những dòng thực khuẩn thể triển vọng
    • 3.3.4 Nội dung 4: Đánh giá hiệu quả của các dòng thực khuẩn thể triển vọng phòng trị bệnh thối hạt lúa ở điều kiện ngoài đồng
      • 3.3.4.1 Đánh giá hiệu quả phòng trị bệnh thối hạt do vi khuẩn Burkholderia glumae trên lúa bằng các dòng thực khuẩn thể triển vọng vụ Đông Xuân 2017 - 2018
      • 3.3.4.2 Đánh giá hiệu quả phòng trị bệnh thối hạt do vi khuẩn Burkholderia glumae trên lúa bằng các dòng thực khuẩn thể triển vọng ở ngoài đồng vụ Hè Thu sớm 2018
    • 3.3.5 Nội dung 5: Khảo sát điều kiện nhân nuôi thực khuẩn thể triển vọng
      • 3.3.5.1 Khảo sát các loại môi trường lên khả năng nhân mật số thực khuẩn thể
      • 3.3.5.2 Khảo sát thời gian cấy vi khuẩn lên khả năng nhân mật số thực khuẩn thể
      • 3.3.5.3 Khảo sát chỉ số MOI ảnh hưởng đến khả năng nhân mật số của dòng thực khuẩn thể triển vọng
      • 3.3.5.4 Khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng đến khả năng nhân mật số thực khuẩn thể triển vọng
    • 3.3.6 Xử lý số liệu

• Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 4.1 Nội dung 1: Kết quả phân lập, tuyển chọn thực khuẩn thể và vi khuẩn gây bệnh thối hạt lúa
    • 4.1.1 Kết quả phân lập các dòng thực khuẩn thể phân bố ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long
    • 4.1.2 Kết quả khả năng kí sinh của thực khuẩn thể đối với các dòng vi khuẩn Burkholderia glumae phân lập ở một số tỉnh ĐBSCL
    • 4.1.3 Kết quả xác định vi khuẩn gây bệnh thối hạt lúa bằng kỹ thuật sinh học phân tử
    • 4.1.4 Kết quả khả năng gây hại của các dòng vi khuẩn Burkholderia glumae gây bệnh thối hạt trong điều kiện nhà lưới
    • 4.1.5 Kết quả khảo sát khả năng phân giải của các dòng thực khuẩn thể trên vi khuẩn Burkholderia glumae DT46 gây hại cao trong điều kiện phòng thí nghiệm
  • 4.2 Nội dung 2: Kết quả đánh giá khả năng phòng trị bệnh thối hạt của các dòng thực khuẩn thể triển vọng trong điều kiện nhà lưới
    • 4.2.1 Hiệu quả của thực khuẩn thể trong phòng trị bệnh thối hạt do vi khuẩn Burkholderia glumae DT46 trong điều kiện nhà lưới
    • 4.2.2 Hiệu quả phòng trị bệnh thối hạt của thực khuẩn thể ở các mật số khác nhau trong điều kiện nhà lưới
    • 4.2.3 Khảo sát thời điểm xử lý của thực khuẩn thể trên bông trong phòng trị bệnh thối hạt do vi khuẩn B. glumae ở điều kiện nhà lưới
  • 4.3 Nội dung 3: Xác định tính an toàn của các dòng thực khuẩn thể triển vọng trong thực tiễn sản xuất
    • 4.3.1 Khảo sát đặc điểm hình thái của thực khuẩn thể triển vọng dưới kính hiển vi điện tử
    • 4.3.2 Kết quả giải trình tự các dòng thực khuẩn thể triển vọng
  • 4.4 Nội dung 4: Đánh giá hiệu quả của các dòng thực khuẩn thể triển vọng phòng trị bệnh thối hạt lúa ở điều kiện ngoài đồng vụ Đông Xuân 2017-2018 và vụ Hè Thu sớm 2018
  • 4.5 Nội dung 5: Khảo sát điều kiện nhân nuôi thực khuẩn thể triển vọng
    • 4.5.1 Kết quả khảo sát các loại môi trường lên khả năng nhân mật số thực khuẩn thể
    • 4.5.2 Kết quả khảo sát thời gian cấy thực khuẩn thể lên khả năng nhân mật số thực khuẩn thể
    • 4.5.3 Kết quả khảo sát chỉ số MOI ảnh hưởng đến khả năng nhân mật số của dòng thực khuẩn thể triển vọng
    • 4.5.4 Kết quả khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng đến khả năng nhân mật số thực khuẩn thể triển vọng

• Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

  • 5.1 Kết luận
  • 5.2 Đề xuất