Tên đề tài: “Tuyển chọn chất kích kháng và nghiên cứu cơ chế của sự kích thích tính kháng bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá trên cây lúa”.

Tác giả: Ngô Thành Trí, Khóa: 2016

Ngành: Bảo vệ thực vật; Mã số: 62620110. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Phạm Văn Kim

1. Tóm tắt nội dung luận án

Bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn lá là hai trong những bệnh hại lúa quan trọng, gây thiệt hại lớn trong sản suất lúa gạo. Một trong số các giải pháp để quản lý bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá là cần áp dụng biện pháp kích kháng. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm tìm ra chất kích kháng có khả năng kích thích tính kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá, xác định cơ chế có liên quan đến khả năng kích kháng của chất kích kháng có triển vọng và tìm ra biện pháp xử lý kích kháng có hiệu quả cho việc quản lý các bệnh này.

 Tuyển chọn chất kích kháng có khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá bao gồm: (1) Bước đầu tuyển chọn chất kích kháng có khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lặp lại, 1 cây lúa/lặp lại. Xử lý kích kháng bằng biện pháp ngâm hạt trong 24 giờ, kết hợp phun qua lá vào lúc 10, 20, 30 và 40 ngày sau khi gieo (NSKG). Kết quả cho thấy trong số chất kích kháng thử nghiệm, clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) được xác định là hiệu quả nhất trong việc làm giảm bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. (2) Đánh giá hiệu quả kích kháng của chất kích kháng có triển vọng chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá trên cây lúa. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lặp lại, 6 cây lúa/lặp lại. Nồng độ Rice grassy stunt virus (RGSV) và Rice ragged stunt virus (RRSV) trong cây lúa được xác định bằng phân tích ELISA gián tiếp. Kết quả cho thấy clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) là chất kích kháng thật sự hiệu quả tạo nên kích kháng trên trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Hiệu quả giảm bệnh ở cây lúa được xử lý bằng clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) lần lượt là 62,4% và 65,6% (đối với bệnh vàng lùn) hoặc 68,8% và 71,5 % (đối với bệnh lùn xoắn lá) tại 45 ngày sau khi truyền bệnh. Kết quả ELISA cho thấy nồng độ RGSV hoặc RRSV giảm có ý nghĩa trong cây lúa được xử lý với clorua đồng (0,05 mM) hoặc axít oxalic (0,5 mM) so với đối chứng nhiễm bệnh. Ngoài ra, tỉ lệ chồi hữu hiệu, tỉ bông trỗ thoát, chiều dài bông lúa, tỉ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt chắc ở cây lúa được xử lý với clorua đồng (0,05 mM) hoặc axít oxalic (0,5 mM) cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng nhiễm bệnh. (3) Xác định nồng độ hiệu quả của chất kích kháng có triển vọng có khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lặp lại. Kết quả cho thấy clorua đồng (0,05) và axít oxalic (0,5 mM) là chất kích kháng hiệu quả có khả năng tạo nên kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Do đó, clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) cần được chọn để cung cấp nguồn chất kích kháng tốt cho việc quản lý bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá lúa.

Khảo sát cơ chế liên quan đến khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá. Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lặp lại. Kết quả cho thấy sau khi truyền bệnh vàng lùn hoặc bệnh lùn xoắn lá, nồng độ H₂O₂, O₂^- và hoạt tính của các enzym catalase, peroxidase, phenylalanylammonia-lyase, protease và ribonuclease tăng lên trong cây lúa được xử lý với clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic acid (0,5 mM) và cao hơn có ý nghĩa so với cây lúa đối chứng nhiễm bệnh và đối chứng khỏe. Sự gia tăng nồng độ H₂O₂, O₂^- và hoạt tính của các enzym trong cây lúa được xử lý kích kháng, có thể ngăn cản RGSV và RRSV tái sinh trong mô lúa, làm giảm nồng độ RGSV và RRSV. Kết quả này chứng tỏ rằng clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) đã kích thích cây lúa hoạt hóa cơ chế phản ứng tự vệ chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá.

Xác định biện pháp xử lý kích kháng để quản lý bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn lá. Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên, 5 lần lặp lại. Kết quả cho thấy biện pháp ngâm hạt kết hợp với phun qua lá 10 NSKG với chất kích kháng clorua đồng (0,05 mM) hoặc axít oxalic (0,5 mM) sẽ tạo nên kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá.

Đánh giá ảnh hưởng của chất kích kháng đến hạt giống và sự sinh trưởng của cây lúa khỏe. Kết quả cho thấy clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) khi được xử lý bằng cách ngâm hạt lúa trong 24 giờ, không gây hại đến sự nẩy mầm của hạt lúa, chiều dài rễ mầm và diệp tiêu của hạt. Hai chất kích kháng này không gây hại đến chiều cao, số chồi, tỉ lệ hữu hiệu, tỉ lệ bông trỗ thoát, chiều dài bông, tỉ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt chắc của cây lúa khỏe. Các kết quả đạt được đề nghị rằng, clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) là chất kích kháng có hiệu quả kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn lá. Do đó, quản lý bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn lá, nên sử dụng chất kích kháng clorua đồng (0,05 mM) hoặc axít oxalic (0,5 mM) bằng biện pháp ngâm hạt trong 24 giờ kết hợp với phun lên lá lúc 10 NSKG.

2. Những kết quả mới của luận án

- Tuyển chọn được 2 chất kích kháng clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,05 mM) có khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá.

- Xác định được sự liên quan của việc xử lý của clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) với sự gia tăng nồng độ của H₂O₂, O₂- và gia tăng hoạt tính của các enzym catalase, peroxidase, phenylalanine ammonia-lyase, protease và ribonuclease trong cây lúa.

- Xác định được nồng độ và biện pháp áp dụng clorua đồng và axít oxalic để làm giảm bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn lá.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

3.1 Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Việc tìm ra chất kích kháng có khả năng kích kháng trên cây lúa chống lại bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn do RGSV và RRSV gây ra, góp phần cung cấp giải pháp hữu ích để giải quyết vấn đề thực tiễn trong quản lý hiệu quả đối với bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá theo hướng thân thiện và an toàn với môi trường.

3.2 Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

          Nghiên cứu ứng dụng clorua đồng (0,05 mM) và axít oxalic (0,5 mM) trong quản lý bệnh vàng lùn và bệnh lùn xoắn ở điều kiện ngoài đồng.

Thesis title: Selection of inducer and study on the mechanism of systemic acquired resistance to rice grassy stunt disease and rice ragged stunt disease in rice plants

Major: Plant protection                                   Code: 62 62 01 12

Full name of PhD student: Ngo Thanh Tri

Scientific supervisor: Assoc. Prof. Dr. Pham Van Kim                  Year: 2016

Educational institution: Can Tho University

1. Content of thesis summary

Rice grassy stunt disease (RGSD) and rice ragged stunt virus disease (RRSD) are two of the most important rice diseases, causing severe losses in rice production. One of the solutions for managing RGSD and RRSD requires the induction of systemic acquired resistance (SAR). The objectives of this study were to identify the effective inducers capable of inducing SAR in rice plants against RGSD and RRSD, determination of the mechanisms involved in SAR to promising inducers and explore methods for applying these effective inducers to manage these diseases.

Selection of inducers with the ability to induce SAR against RGSD and RGSD in rice plants includes: (1) The initial selection of inducers capable of inducing SAR in rice plants against RGSD and RRSD. The experiment was arranged in a completely randomized design with 5 replications. The inducers were applied by seed soaking combined with foliar sprays at 10, 20, 30, and 40 days after sowing (DAS).  The results showed that among the inducers tested, copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) were most effective in reducing RGSD and RRSD. (2) Assessment of SAR effectiveness of promising inducers against RGSD and RRSD in rice plants. The experiment was arranged in a completely randomized design with five replications, 6 rice plants per replication. The concentration of Rice grassy stunt virus (RGSV) and Rice ragged stunt virus (RRSV) in rice plants were determined by indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The results showed copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) are effective inducers capable of inducing SAR in rice plants against RGSD and RRSD. The reduction of disease incidence in rice plants treated with copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) were 62.4% and 65.6%, respectively (for RGSD) or 68.8% and 71.5% (for RRSD) at 45 days after transmission with RGSD or RRSD. The ELISA assay demonstrated that the concentration of RGSV or RRSV was significantly reduced in rice plants treated with copper chloride (0.05 mM) or oxalic acid (0.5 mM) compared with the control infected. In addition, the percentage of effective tillers, percentage of effective flowering, length of rice panicle, percentage of filled grain, and filled grain weight in rice plants treated with copper chloride (0.05 mM) or oxalic acid (0.5 mM) were significantly higher than in the infected control. (3) Determination of effectiveness concentration of promising inducers capable of inducing SAR in rice plants against RGSD and RRSD. The experiment was arranged in a completely randomized design with five replications. The results showed that copper chloride (0.05) and oxalic acid (0.5) were still highly effective in inducing SAR against RGSV and RRSV. Therefore, copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) need to be selected to offer a good source of inducers for management of RGSD and RRSD by inducing SAR in rice.

Investigate the mechanism related to the ability to induce SAR in rice plants against RGSD and RRSD. The experiment was conducted in a completely randomized design experiment with 5 replications. The results showed after the transmission with RGSD or RRSD, the concentration of H₂O₂, O₂-, and enzyme activities of catalase, peroxidase, phenylalanyl ammonia-lyase, protease, and ribonuclease increased in rice plants treated with copper chloride (0.05 mM) or oxalic acid (0.5 mM) and significantly higher than in rice plants of the infected control and healthy control. The increase in H₂O₂, O_2- concentrations, and enzyme activity in the treated-rice plants can prevent the RGSV and RRSV from replicating in rice tissues, reducing the concentration of RGSV and RRSV in rice plants. Results demonstrated that copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) have stimulated rice plants to activate the defense response mechanism against RGSD and RRSD.

Determination of application method of inducers to manage RGSD and RRSD. The experiment was arranged in a completely randomized design with five replications. The results showed that the methods of seed soaking combined with foliar spraying 10 days after sowing with the inducers of copper chloride (0.05 mM) or oxalic acid (0.5 mM) will induce SAR in rice plants against RGSD and RGSD.

Evaluation of the effects of inducers on the seeds and the growth of healthy rice. The experiment was arranged in a completely randomized design with five replications. Results showed that inducers of copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.05 mM), as treated by soaking the seed for 24 hours, were not harmful to the germination of rice seeds, the length of germinal roots, and coleoptile. These two inducers did not harm to the height of rice plants, the number of tillers, the percentage of effective tillers, the percentage of flowering effective, the length of panicle, the percentage of filled grain, and the grain weight of healthy rice plants. The obtained results suggested that copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) were effective inducers to induce SAR in rice against RGSD and RRSD. Therefore, in the management of RGSD and RRSD, inducers of copper chloride (0.05 mM) or oxalic acid (0.5 mM) should be applied by soaking seeds for 24 hours combined with foliar spray at 10 DAS.

2. The novel aspects of the thesis

- Successful selection of two inducers of copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.05 mM) with the ability to induce systemic acquired resistance in rice plants against RGSD and RRSD.

- Determination induced systemic resistance mechanism of copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) relating with increases in H₂O₂, O₂- concentrations and increased enzyme activities of catalase, peroxidase, phenylalanine ammonia-lyase, protease, and ribonuclease in rice.

- Determination the concentration and methods of applying copper chloride and oxalic acid are able to reduce RGSD and RRSD.

3. The practical applications of this study and issues that need further investigation

3.1 The practical applications

Finding out inducers capable of inducing SAR in rice plants against RGSD and RRSD caused by RGSV and RRSV, contributing to providing utility solutions to solve practical problems in the effective management of RGSD and RGSD in an environmentally friendly and safe way.

3.2 The issues that need further investigation

            Research on the application of copper chloride (0.05 mM) and oxalic acid (0.5 mM) in the management of RGSD and RRSD in field conditions.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)