Tên đề tài: “Phân lập vi khuẩn Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng (Rosa spp.) và cây ớt (Capsicum spp.) tại tỉnh Đồng Tháp và tuyển chọn vi khuẩn đối kháng phòng trị bệnh”.

Tác giả: Lê Uyển Thanh, Khóa: 2015

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học; Mã số: 62420201. Nhóm ngành: Khoa học sự sống

Người hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Đức Độ - Trường Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: TS. Trần Đình Giỏi - Viện Lúa ĐBSCL

1. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án về “Phân lập vi khuẩn Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng (Rosa spp.) và cây ớt (Capsicum spp.) tại tỉnh Đồng Tháp và tuyển chọn vi khuẩn đối kháng phòng trị bệnh” được thực hiện từ tháng 9 năm 2016 đến tháng 9 năm 2021 dựa trên thực trạng việc lạm dụng thuốc trừ bệnh hoạt chất hóa học đã và đang gây ra những tác động bất lợi, và kiểm soát sinh học đang trở thành biện pháp được quan tâm trong quản lý bệnh hại cây trồng.

Với mục đích tìm ra tác nhân sinh học có tiềm năng trong phòng trị bệnh đốm lá vi khuẩn trên cây hoa hồng và cây ớt, nghiên cứu này đã được thực hiện nhằm hai mục tiêu: (i) Phân lập và xác định được các dòng vi khuẩn Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng giống hồng lửa (Rosa spp.) và cây ớt (Capsicum spp.); (ii) Tuyển chọn được những dòng vi khuẩn có khả năng kiểm soát bệnh đốm lá vi khuẩn do Xanthomonas spp. gây ra. Luận án đã phân lập được các dòng vi khuẩn gây bệnh, đánh giá khả năng gây hại, xác định được các đặc điểm qua phân tích sinh hóa, kỹ thuật phân tích MALDI-TOF-MS và phân tích sinh học phân tử. Kết quả đã ghi nhận dòng Xanthomonas euvesicatoria là tác nhân gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng qua phân tích MALDI-TOF-MS và MLSA; Trong khi đó, xác định Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây ớt dựa trên đặc điểm sinh hóa. Trên một số dòng vi khuẩn gây bệnh được chọn, hiệu quả đối kháng, kiểm soát bệnh của các dòng vi khuẩn được phân lập từ cơ chất vùng rễ cây hoa hồng, đất vùng rễ trồng cây ớt, và đất vùng sinh thái bản địa được sàng lọc và đánh giá trong điều kiện in vitro, nhà lưới và ngoài đồng. Qua sàng lọc in vitro, kết quả ghi nhận ba dòng BR16, BR37, BR88 (từ cơ chất vùng rễ cây hoa hồng) và ba dòng T265, X61, G24 (từ đất vùng sinh thái bản địa) thể hiện sự đối kháng triển vọng với ba dòng Xanthomonas euvesicatoria (XR13, XR9, XR18) gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng. Đồng thời, ba dòng BP11, BP49, BP103 (từ đất vùng rễ cây ớt) và G24, T11, T188 (từ đất vùng sinh thái bản địa) có khả năng đối kháng triển vọng đối với ba dòng Xanthomonas spp. (XP17, XP7, XP1) gây bệnh trên cây ớt. Các dòng vi khuẩn đối kháng triển vọng được xác định qua kỹ thuật phân tích MALDI-TOF-MS, các dòng BP49, X61 được xác định đến loài B. subtilis, và ghi nhận các dòng BR16, BR37, BR88, BP11, BP49, BP103, X32, X61, G24 thuộc chi Bacillus, dòng T11 thuộc về chi Enterobacter, dòng X16 thuộc chi Serratia. Một số dòng được tiếp tục xác định qua phân tích sinh học phân tử và đăng ký “accession number” là các loài B. velezensis MW677565 (BR16), B. subtilis MW828613 (BR37), B. amyloliquefaciens MW828656 (BR88), B. velezensis OM017175 (BP103), Paenibacillus elgii MZ841643 (T265), B. subtilis MZ841644 (G24). Ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng, với hiệu quả giảm bệnh, giảm chỉ số bệnh và chỉ số AUDPC cao nhất, B. amyloliquefaciens MW828656 (BR88) và B. velezensis OM017175 (BP103) được ghi nhận hiệu quả kiểm soát bệnh cao nhất trên đối tượng cây chủ tương ứng, và đặc biệt là B. subtilis MZ841644 (G24) phân lập từ đất vùng sinh thái bản địa đạt hiệu quả kiểm soát bệnh cao nhất trên cả hai loại cây chủ. Nhìn chung, nghiên cứu đã ghi nhận Xanthomonas euvesicatoria gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây ớt. Bên cạnh đó, nghiên cứu còn ghi nhận B. velezensis (BR16), B. subtilis (BR37, BP49, X61), Bacillus spp. (BP11, X32), Enterobacter spp. (T11), Serratia spp. (X16) có khả năng đối kháng đáng kể, và đã tuyển chọn được B. amyloliquefaciens BR88, B. velezensis BP103, B. subtilis G24 có khả năng kiểm soát bệnh hiệu quả nhất. Các dòng vi khuẩn này có thể được sử dụng như tác nhân sinh học phòng trị bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và cây ớt.

2. Những kết quả mới của luận án

Nghiên cứu đã ghi nhận Xanthomonas euvesicatoria gây bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và Xanthomonas spp. gây bệnh đốm lá trên cây ớt nhờ vào các kỹ thuật sinh hóa, MALDI-TOF-MS và sinh học phân tử như multilocus sequence analysis (MLSA).

Bên cạnh đó, nghiên cứu còn ghi nhận B. velezensis (BR16), B. subtilis (BR37, BP49, X61), Bacillus spp. (BP11, X32), Enterobacter spp. (T11), Serratia spp. (X16) có khả năng đối kháng đáng kể, đặc biệt, nghiên cứu đã tuyển chọn được B. amyloliquefaciens BR88, B. velezensis BP103, B. subtilis G24 có khả năng kiểm soát bệnh đốm lá vi khuẩn hiệu quả nhất dựa trên các thí nghiệm sàng lọc in vitro, nhà lưới, ngoài đồng, và được xác định danh pháp bằng kỹ thật phân tích MALDI-TOF-MS và Sinh học phân tử. Các dòng vi khuẩn này có thể được sử dụng như tác nhân sinh học phòng trị bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và cây ớt.

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

- Khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học hướng đến sử dụng các dòng vi khuẩn đối kháng triển vọng trong kiểm soát bệnh đốm lá trên cây hoa hồng và cây ớt trong điều kiện sản xuất thực tế, phục vụ sự phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững.

- Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Trong tương lai, có thể tiếp tục khảo sát sự đa dạng di truyền của tất cả các dòng vi khuẩn đã được phân lập, cũng như xác định phân dòng (race). Ngoài ra, các đặc điểm liên quan hiệu quả kiểm soát bệnh của các dòng vi khuẩn được tuyển chọn cần được khảo sát, hướng đến nghiên cứu phối hợp các dòng này trong việc kiểm soát mầm bệnh đốm lá trên cây trồng.

Thesis title: “Isolation of Xanthomonas spp. causing leaf spot on rose (Rosa spp.) and pepper (Capsicum spp.) in Dong Thap province and selection of antagonistic bacteria for prevention and control of these diseases”

Speciality: Biotechnology.                           

Speciality ID: 62420201.

PhD student: Le Uyen Thanh.

Principal supervisor: Dr. Nguyen Duc Do

Co-supervisor: Dr. Tran Dinh Gioi

Academic institute: CanTho University.

1. Thesis summary

This thesis, with the title of “Isolation of Xanthomonas spp. causing leaf spot on rose (Rosa spp.) and pepper (Capsicum spp.) in Dong Thap province and selection of antagonistic bacteria for prevention and control of these diseases” was carried out from September 2016 to september 2021 based on the fact with the adverse effects caused by the abuse of chemical fungicides, biological control is becoming the preferred method to manage plant diseases.

With the aim of finding potential biological agents in the prevention and treatment of bacterial leaf spot on rose and pepper, this study was executed with two objectives: (i) The first was isolation and identification of bacterial strain Xanthomonas spp. causing leaf spot disease on Rosa spp. and Capsicum spp.; (ii) The second was selection of bacterial isolates capable of controlling leaf spot caused by Xanthomonas spp.. In thesis, pathogenic strains were isolated, evaluated for their virulence, and identified through biochemistry, MALDI-TOF-MS analysis and molecular analysis technique. The result show that Xanthomonas euvesicatoria causing the leaf spot on rose. Meanwhile, Xanthomonas spp. causing leaf spot on pepper based on biochemical characteristics. Against some selected pathogenic strains, the antagonistic and disease control effects of isolates from the rhizosphere substrates of rose, rhizosphere soil of pepper, and soil of native ecological area were screened and evaluated under in vitro, net-house and field conditions. Through in vitro screening, three isolates with BR16, BR37, BR88 (from rhizobacteria soil of rose) and three isolates with T265, X61, G24 (from the soil of the native ecological area) showed potential antagonism to Xanthomonas euvesicatoria (XR13, XR9, XR18) which causing leaf spot on rose, and three isolates with BP11, BP49, BP103 (from rhizobacteria soil of pepper) and three isolates with G24, T11, T188 (from the native ecological area) have potential antagonistic ability against Xanthomonas spp. (XP17, XP7, XP1) which causing leaf spot on pepper. Potential antagonistic isolates are also identified through MALDI-TOF-MS technique, two isolates of BP49, X61 were identified belong to B. subtilis, and the other isolates (BR16, BR37, BR88, BP11, BP49, BP103, X32, X61, G24) are belong to Bacillus genus, the T11 isolate belongs to Enterobacter genus, and X16 isolate belongs to Serratia genus. Identifying by molecular technique and depositing “accession number” as B. velezensis MW677565 (BR16), B. subtilis MW828613 (BR37), B. amyloliquefaciens MW828656 (BR88), B. velezensis OM017175 (BP103), Paenibacillus elgii MZ841643 (T265), B. subtilis MZ841644 (G24) were performed. In the net-house and field conditions, with the highest efficiency in disease reduction, severity index reduction and AUDPC index, B. amyloliquefaciens MW828656 (BR88) and B. velezensis OM017175 (BP103), showed the highest disease control effects on the host plant, respectively. Especially, B. subtilis MZ841644 (G24) achieved the disease control efficiency on both host plants. In general, the thesis recorded Xanthomonas axonopodis causing leaf spot on rose and Xanthomonas spp. causing leaf spot on pepper. Besides, B. velezensis (BR16), B. subtilis (BR37, BP49, X61), Bacillus spp. (BP11, X32), Enterobacter spp. (T11), Serratia spp. (X16) get potential antagonistic ability, and B. amyloliquefaciens BR88, B. velezensis BP103, B. subtilis G24 with the most effective disease control ability were selected. These isolates can be used as biological agents for the prevention and control of the leaf spot disease on rose and pepper.

2. The novelty of the thesis

The thesis has recorded Xanthomonas euvesicatoria causing leaf spot disease on rose and Xanthomonas spp. causing leaf spot disease on pepper using biochemical techniques, MALDI-TOF-MS and molecular biology such as MLSA.

In addition, the study also recorded strains of B. velezensis (BR16), B. subtilis (BR37, BP49, X61), Bacillus spp. (BP11, X32), Enterobacter spp. (T11), Serratia spp. (X16) gave high antagonistic. In particular, the study selected B. amyloliquefaciens BR88, B. velezensis BP103, B. subtilis G24 with the most effective ability to control bacterial leaf spot disease based on in vitro, net-house conditions, and field conditions, was determined by analytical techniques MALDI-TOF-MS and molecular biology. These bacteria can be used as biological agents for the prevention and control of bacterial leaf spot on rose and pepper.

3. Practical prospect and suggestions for further study

- Practical prospect

The research results provide a scientific basis for the use of promising antagonistic bacteria in controlling bacterial leaf spot disease on rose and pepper under actual production conditions, serving agricultural development towards sustainability.

- Suggestions for further study

In the future, the genetic diversity of all isolates, as well as race identification, can be further determined.

In addition, the characteristics related to the disease control effectiveness of selected isolates need to be investigated. Besides that, the disease control potentials of the isolates, may be directed to the study of combining these isolates in the controlling of leaf spot pathogens on crops.

• 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)