Tên đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thực khuẩn thể phòng trừ bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên cây hoa Cúc (Chrysanthemum spp.)”.

Tác giả: Huỳnh Ngọc Tâm, Khóa: 2015

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

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Thị Thu Nga - Trường Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: TS. Lưu Thái Danh - Trường Đại học Cần Thơ

1.  Tóm tắt nội dung luận án

Luận án “Nghiên cứu ứng dụng thực khuẩn thể phòng trừ bệnh héo xanh do vi khuẩn Ralstonia solanacearum trên cây hoa Cúc (Chrysanthemum spp.)” được thực hiện nhằm tuyển chọn những dòng thực khuẩn thể hiệu quả cho việc quản lý bệnh héo xanh trên cây hoa Cúc. Luận án được hoàn thành với 4 nội dung. Nội dung thứ nhất là phân lập các dòng vi khuẩn R. solanacearum gây bệnh héo xanh trên cây hoa Cúc và các dòng thực khuẩn thể có khả năng kí sinh vi khuẩn gây bệnh. Kết quả ghi nhận 124 dòng thực khuẩn thể và 55 dòng vi khuẩn R. solanacearum được phân lập từ các tỉnh: Bến Tre, Cần Thơ, Hậu Giang, Tiền Giang, An Giang, Đồng Tháp, Bạc Liêu và Lâm Đồng. Dòng vi khuẩn ĐT-9 được phân lập từ Làng hoa Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp có  độc lực cao nhất. Phân tích trình tự gen 16S rRNA cho thấy rằng dòng vi khuẩn ĐT-9 là thành viên của Ralstonia solanacearum và có giá trị tương đồng cao nhất (99,86%) với dòng vi khuẩn Ralstonia solanacearum KX785160 từ cơ sở dữ liệu trên ngân hàng gen. Trình tự gen của dòng vi khuẩn ĐT-9 đã được đăng ký trên ngân hàng gen với mã số MK041548. Nội dung thứ 2 là tuyển chọn một số dòng thực khuẩn thể triển vọng trong phòng thí nghiệm và nhà lưới để phòng trị vi khuẩn R. solanacearum gây bệnh héo xanh trên cây hoa Cúc. 10 thực khuẩn thể (FĐT13, FAG29, FLĐ38, FCT44,

FCT46, FBT56, FBT67, FBT75, FTG97, FHG109) có khả năng kí sinh rộng trên  50 trong tổng số 55 dòng vi khuẩn R. solanacearum được khảo sát (chiếm 90,9%). Hai dòng thực khuẩn thể FBT56 và FBT67 có hiệu quả phòng trừ bệnh tốt hơn so với các dòng thực khuẩn thể còn lại trong điều kiện nhà lưới. Thực khuẩn thể FBT56 được xử lý ở mật số 107 và 108 (PFU/mL) có hiệu quả giảm bệnh cao hơn so với nghiệm thức  xử lý thực khuẩn thể ở mật số 106  (PFU/mL). Khảo sát đặc điểm hình thái của hai  dòng thực khuẩn thể (FBT56 và FBT67) bằng kính hiển vi điện tử TEM, kết quả cả 2 dòng thực khuẩn thể FBT56 và FBT67 đều có đầu đa diện và đuôi ngắn, theo thang phân loại Ủy ban Quốc tế về phân loại virus (ICTV) cả 2 thực khuẩn thể FBT56 và

FBT67 thuộc họ Podoviridae. Nội dung thứ 3 là mười bốn loại thuốc hóa học với các hoạt chất hóa học trừ vi khuẩn khác nhau được đánh giá hiệu quả phòng trị đối với bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum trên cây hoa Cúc trong điều kiện in vitro và nhà lưới. Kết quả ghi nhận hai nghiệm thức áp dụng streptomycin + oxytetracyline và oxytetracyline hydrochloride + gentamicin sulphate có tác dụng đối kháng cao với dòng R. solanacearum gây bệnh. Nội dung thứ tư là đánh giá hiệu quả phòng trị của thực khuẩn thể đối với bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum trên cây hoa Cúc ở điều kiện ngoài đồng. Trong điều kiện áp lực bệnh thấp, nghiệm thức áp dụng TKT ΦBT56 phối hợp thuốc hóa học (streptomycin + oxytetracyline) không góp phần gia

tăng hiệu quả giảm bệnh so với sử dụng đơn lẻ TKT ΦBT56. Tuy nhiên, trong điều kiện có áp lực bệnh cao, thì việc áp dụng TKT đơn phối hợp thuốc hóa học (streptomycin + oxytetracyline) mang lại hiệu quả giảm bệnh (71,3%) cao hơn nghiệm thức sử dụng TKT đơn lẽ (58,0%). Như vậy, TKT có thể được sử dụng để quản lý  bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum trên Cúc và chỉ sử dụng bổ sung thêm thuốc hóa học khi thật sự cần thiết (lúc có áp lực mầm bệnh trên ruộng cao).

2.  Những kết quả mới của luận án

Xác định được tác nhân vi khuẩn gây bệnh héo xanh trên cây hoa Cúc ở một số tỉnh ĐBSCL và tỉnh Lâm Đồng.

Phân lập và tuyển chọn được các dòng TKT có hiệu quả cao để kiểm soát bệnh  héo xanh trên cây hoa Cúc.

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 cho việc ứng dụng TKT trong kiểm soát bệnh héo xanh do R. solanacearum gây ra trên cây hoa Cúc trong điều kiện sản xuất thực tế để đạt được hiệu quả cao, qua đó góp phần vào quá trình quản lý dịch hại tổng hợp nhằm phục vụ cho sự phát triển sản xuất hoa kiểng một cách bền vững tại vùng ĐBSCL nói riêng và trên cả nước nói chung.

-  Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Tiếp tục nghiên cứu giải mã trình tự bộ gene của hai dòng TKT ΦBT56 và ΦBT67 để xác định thuộc nhóm phage độc hay ôn hòa, nhằm ứng dụng an toàn ngoài thực tiễn.

Nghiên cứu hoàn thiện quy trình ứng dụng TKT và tạo ra chế phẩm sinh học từ TKT để kiểm soát bệnh héo xanh do vi khuẩn R. solanacearum trên cây hoa Cúc,  nhằm nhân rộng ra thực tiễn sản xuất.

Thesis title: “Study of applying bacteriophages to control wilt disease caused by

Ralstonia solanacearum on Chrysanthemum spp.” Speciality: Biotechnology.

Speciality ID: 62420201.

PhD student: Huynh Ngoc Tam.

Principal supervisor: Assoc. Prof. Nguyen Thi Thu Nga. Co-supervisor: Dr.  Luu Thai Danh

Academic institute: CanTho University.

1.  Thesis summary

This thesis, with the title of “Study of applying bacteriophages to control  wilt disease caused by Ralstonia solanacearum on Chrysanthemum spp.” was conducted in order to screen for bacteriophages that has the great potential for controlling bacterial wilt disease on Chrysanthemum sp. with four main research contents. The first research content was to isolate the R. solanacearum strains causing bacterial wilt disease on Chrysanthemum plants and the bacteriophages capable of parasitizing pathogenic  bacteria. As a result, there were 124 phages and 55 R. solanacearum strains isolated from Ben Tre, Can Tho, Hau Giang, Tien Giang, An Giang, Dong Thap, Bac Lieu and Lam Dong provinces. The ĐT-9 isolate from Sa Dec flower Village of Dong Thap province showed the highest pathogenicity. The analysis of 16S rRNA gene sequencing showed that ĐT-9 isolate shared the highest similarity values (99,86%) with R. solanacearum strain KX785160 from the GenBank database. ĐT-9 strain was identified as Ralstonia solanacearum and its 16S-rDNA region sequence was deposited in GenBank under the accession number MK041548. The second content was to screen for the potential bacteriophages in vitro and in greenhouse conditions for controlling bacterial wilt caused by R. solanacearum on Chrysanthemum. Ten bacteriophages (FĐT13, FAG29,  FLĐ38,

FCT44, FCT46, FBT56, FBT67, FBT75, FTG97, FHG109) were found to have the ability to parasitize more than 50 investigated R. solanacearum strains (accounting for 90.9%). Two phages FBT56 and FBT67 had higher disease control than the rest under greenhouse conditions. The treatment using 107 or 108 plaque-forming units (PFU/mL) of bacteriophage FBT56 had a higher disease-reducing effect than the treatment using 106 (PFU/mL). The morphological characteristics of FBT56 and FBT67 phages were investigated by TEM. Both phages had icosahedral head and short tail, according to the classification scale of the International Commission on Taxonomy of Viruses (ICTV), phage FBT56 and FBT67 belong to the family Podoviridae. The third content was fourteen commercial bacteriocide mixtures for controlling this pathogen were evaluated in vitro and under net-house conditions. The result showed that two treatments applied with streptomycin + oxytetracyline and oxytetracyline hydrochloride + gentamicin sulphate  had the highest inhibition against R. solanacearum. The fourth content was to evaluate the effectiveness of bacteriophages for controlling this disease on Chrysanthemum sp. in field conditions. Under low disease pressure, the treatment which applied with single bacteriophage ΦBT56 gave similarly disease reduction efficiency to the treatment with

combining bacteriophage ΦBT56 and bacteriocide (streptomycin + oxytetracyline) respectively. By contrast, under high disease pressure, the treatment of combining bacteriophage ΦBT56 and bacteriocide (streptomycin + oxytetracyline) was expressed a disease reduction efficiency (at 71,3%) that more than the treatment applied with single bacteriophage ΦBT56 (at 58.0%). Therefore, the phage can be used to control wilt diseased on Chrysanthemum and only added with chemicals when absolutely necessary such as under the high disease pressure on fields

2.  The new results of the thesis

Identification of pathogenic bacteria causing wilt disease on Chrysanthemum plants  in some provinces of the Mekong Delta and Lam Dong province.

Isolation and selection of highly effective bacteriophage strains to control wilt disease on Chrysanthemum plants.

3.  Practical application and suggestions for further study

• Practical application

The research results provide the scientific basis for the application of bacteriophages in controlling wilt disease caused by R. solanacearum on Chrysanthemum plants under farming conditions to achieve high effectiveness, that in turn contribute to the integrated pest management for the sustainable development of ornamental flower productionin the Mekong Delta in particular and the whole country in general.

-  Suggestions for further study

Continuing to study the genome sequencing of two phages ΦBT56 and ΦBT67 to determine whether they belong to the virulent phage or temperate phage group, for safe application in practice.

Carrying out further research on completing the application process of phages and creating probiotics from phages to control Ralstonia solanacearum causing bacterial wilt disease on Chrysanthemum with the aim of replicating in production practice.

• 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)