Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn tại tỉnh Lâm Đồng có hoạt tính kháng Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau ăn lá họ thập tự
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
79
Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn tại tỉnh Lâm Đồng
có hoạt tính kháng Pythium vexans gây bệnh thối rễ
trên rau ăn lá họ thập tự
Screening and identification Streptomyces spp. of Lam Dong
Province which can suppress root rot Pythium vexans fungus
in cruciferous vegetables
Đinh Anh Hòa1*, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt1, Lê Thị Mai Châm1, Trần Thùy Trang1,
Trần Thị Phấn1, Hà Thị Loan1
1Trung tâm công nghệ sinh học TP.HCM, Việt Nam
THÔNG TIN
TÓM TẮT
DOI:10.46223/HCMCOUJS.
tech.vi.16.1.1727.2021
Nấm Pythium vexans là một trong những tác nhân lớn gây ra
bệnh thối rễ và ức chế cây rau phát triển. Hiện nay, nghiên cứu
ứng dụng chế phẩm sinh học trong kiểm soát, phòng trừ nấm gây
hại đang ngày càng được quan tâm trong chiến lược phát triển
một nền nông nghiệp sạch và bền vững. Nhiều loài xạ khuẩn
thuộc chi Streptomyces được đánh giá là an toàn cho con người
cũng như cây trồng, có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều
loại nấm gây bệnh ở cây trồng nhờ tiết ra một số hoạt chất sinh
học. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phân lập được 20 chủng
xạ khuẩn từ 15 mẫu đất tại các vườn trồng rau ở tỉnh Lâm Đồng.
Trong đó, chủng Streptomyces LD5.4 được đánh giá có hiệu quả
ức chế cao nhất đối với nấm Pythium vexans (51.80%), sau 48h
bằng phương pháp khuếch tán đĩa trên môi trường Potato
Dextrose Agar (PDA) ở nhiệt độ phòng. Dựa trên đặc điểm hình
thái và trình tự 16S rRNA, chủng xạ khuẩn LD5.4 được xác định
thuộc loài Streptomyces filamentosus. Với những đặc tính này,
chủng Streptomyces filamentosus LD5.4 có tiềm năng ứng dụng
vào sản xuất chế phẩm sinh học ức chế bệnh thối rễ trên rau ăn lá
họ thập tự do nấm Pythium vexans gây ra.
Ngày nhận: 24/03/2021
Ngày nhận lại: 23/04/2021
Duyệt đăng: 29/04/2021
Từ khóa:
hoạt chất sinh học; pythium
vexans; streptomyces;
streptomyces filamentosus; thối
rễ
ABSTRACT
Pythium vexans fungus is one of the major causes of root rot
and reduces crop growth. Currently, research on the application
of biological products in controlling and preventing harmful
fungus is increasingly concerned with the strategy of developing
clean and sustainable agriculture. Many Actinomycetes species of
the genus Streptomyces are considered safe for humans as well as
plants, capable of inhibiting the growth of many plant pathogenic
fungi by secreting a number of bioactive compounds. In this
80
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
study, from 15 soil samples of vegetable gardens in Lam Dong
province, 20 strains of Streptomyces spp. were isolated. Of 20
isolates, the strain Streptomyces LD5.4 was rated with the highest
inhibitory effect on the fungus, which can suppress root rot
Pythium vexans fungus in cruciferous vegetables, reached
51.80%, after 48 hours by disc diffusion method on Potato
Dextrose Agar (PDA) environment at room temperature. Based
on morphological characteristics and 16S rRNA sequence,
Streptomyces sp. LD5.4 was determined to belong to the species
Streptomyces filamentosus. With these properties, strain
Streptomyces filamentosus LD5.4 has the potential to be used in
the production of probiotics against root rot in Cruciferous
vegetables, which is caused by Pythium vexans.
Keywords:
bioactive compounds; pythium
vexans; root rot; streptomyces;
streptomyces filamentosus
1. Giới thiệu
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều rất thuận
lợi cho các Vi Sinh Vật (VSV) phát triển, trong đó có các VSV và nấm gây hại trên nông phẩm
nói chung và rau màu nói riêng. Hiện nay, Lâm Đồng là tỉnh trồng rất nhiều hoa màu khác nhau,
phổ biết nhất là cây họ rau họ thập tự cung cấp thực phẩm xanh cho các chợ đầu mối lớn như TP
Đà Lạt, TP. HCM, Nha Trang, Đồng Nai và các chợ nhỏ lân cận. Tuy nhiên, rau họ thập tự có
chu kỳ sống ngắn, cộng với điều kiện phát triển có ẩm độ cao nên rất dễ bị vi sinh vật xâm nhiễm
và gây bệnh. Trong đó, nguyên nhân gây hại nghiêm trọng nhất là bệnh thối rễ do nấm Pythium
vexans. Bệnh rất khó phòng trừ, cây có thể chết vài ngày sau khi nhiễm bệnh bởi vì tác nhân gây
bệnh có thể lây lan theo nguồn nước, côn trùng và các dụng cụ trồng trọt. Để phòng trừ các bệnh
thối rễ do nấm bệnh gây nên, người nông dân thường sử dụng thuốc hóa học với liều lượng cao.
Điều này một mặt sẽ dẫn đến việc kháng thuốc ở các loài VSV gây bệnh, mặt khác sẽ làm ô
nhiễm môi trường, làm mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người
và các động vật khác. Do an toàn cho con người và cho môi trường, nên biện pháp sử dụng các
tác nhân sinh học thay thế các tác nhân hóa học được xem là một chiến lược của Tổ chức Lương
thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc FAO (FAO, 1992). Một trong số đó là sử dụng các VSV
có khả năng đối kháng với các VSV gây bệnh trên cây trồng. Hiện nay, xạ khuẩn là nhóm VSV
được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất vì chúng có khả năng tiết ra các hoạt chất đối kháng và
đặc biệt là các chất kháng mạnh với nhiều loại nấm gây bệnh trên thực vật (Le, Dinh, Vu, &
Nguyen, 2014). Từ những lí do trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu: “Phân lập và tuyển chọn
các chủng xạ khuẩn tại tỉnh Lâm Đồng có hoạt tính kháng nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ
trên rau ăn lá họ thập tự”.
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Phân lập và kiểm tra khả năng gây bệnh thối rễ của nấm Pythium sp. trên rau ăn
lá họ thập tự
2.1.1. Phương pháp phân lập nấm bệnh
Theo Akter, Hossain, Nahar, Meah, và Hossain (2007), quy trình phân lập nấm Pythium
sp. gây bệnh thối rễ trên rau ăn lá họ thập tự được thực hiện như sau: Cân 10g mẫu rau bị bệnh
được cắt thành từng mảnh nhỏ cho vào hộp nhựa, che một miếng vải trắng lên phía trên mẫu. Đổ
nước cất vô trùng vào hộp nhựa sao cho mực nước cao hơn so với miếng vải khoảng 01-02cm.
Sau đó, đặt 05 cánh hoa hồng vào hộp, giữ trong điều kiện tối, ở nhiệt độ phòng. Sau 02-03 ngày,
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
81
chọn các cánh hoa hồng bị chuyển màu, khử trùng bề mặt cánh hoa với cồn 70 độ, sau đó cắt
thành từng miếng nhỏ có kích thước 05 x 05mm, rồi đặt lên bề mặt đĩa môi trường Potato Carrot
Agar (PCA) có bổ sung kháng sinh (Chloramphenicol, nồng độ 0.1g/l), ủ ở nhiệt độ phòng. Khi
thấy có sợi nấm phát triển từ mẫu cánh hoa thì tiến hành cấy truyền và làm thuần (Akter et al.,
2007).
2.1.2. Kiểm tra khả năng gây bệnh của chủng nấm theo quy tắc Koch
Chuẩn bị dịch huyền phù du động bào tử nấm: Nấm Pythium sp. được nuôi cấy trên
môi trường PCA ở nhiệt độ 25oC trong 05 ngày, cắt sinh khối nấm thành từng mảnh nhỏ rồi
chuyển vào các bình Erlen chứa 100ml nước cất vô trùng, để tĩnh ở nhiệt độ phòng trong 02
ngày. Sau đó, đặt các bình Erlen vào tủ mát (4oC) trong 45 phút. Sau đó, các bình Erlen sẽ được
lọc qua bốn lớp vải để thu được huyền phù du động bào tử. Pha loãng huyền phù du động bào tử
đến mật độ 104 động bào tử/ml. Phương pháp này được thực hiện dựa theo phương pháp của
Mohammad và cộng sự (2015) và Shouan và cộng sự (2010) có cải tiến.
Cách thực hiện: thử nghiệm kiểm tra được thực hiện theo phương pháp của Shouan và
cộng sự (2010) có cải tiến trên rau cải ngọt. Đầu tiên, các bộ rễ rau cải ngọt (bao gồm cả phần cổ
rễ) được rửa sạch dưới vòi nước chảy, khử trùng bộ rễ với dung dịch javel 10%, rửa sạch lại
bằng nước vô trùng và làm khô trên giấy thấm vô trùng. Sau đó, đặt các bộ rễ ngập trong dịch
huyền phù có chứa mật độ 104 du động bào tử/ml, để yên trong một giờ ở điều kiện phòng. Sau
đó, lấy bộ rễ ra và đặt trong các hộp nhựa chứa giấy ẩm được vô trùng, giữ trong điều kiện tối, ủ
ở 25oC trong 04 ngày. Quan sát biểu hiện của rễ và đánh giá khả năng gây bệnh của chủng nấm
Pythium sp. phân lập được.
2.1.3. Định danh nấm bệnh phân lập được bằng sinh học phân tử
Sau khi chọn được chủng nấm nghi ngờ là Pythium sp. có khả năng gây bệnh thối rễ trên
rau họ thập tự, tiến hành tách DNA và khuếch đại vùng gen COI bằng phản ứng PCR với cặp
mồi chuyên biệt OomCoxI-Levup (5’-AAAAGAGAAGGTGTTTTTTATGGA-3’) và
OomCoxI-levlo (5’-GCAAAAGCACTAAAAATTAAATATAA-3’). Kiểm tra kết quả điện di
của sản phẩm sau PCR trên gel agarose 1% với thang DNA 01kb, theo nhóm nghiên cứu của
Gregg và cộng sự (2011) thì kích thước đoạn DNA mong muốn phải đạt khoảng 680bp. Sau đó,
tiến hành tinh sạch sản phẩm sau PCR và giải trình tự vùng gen COI để định danh nấm bệnh
thông qua so sánh sự tương đồng với các trình tự khác trên ngân hàng gen vi sinh vật (NCBI).
2.2. Phương pháp thu thập và sàng lọc các mẫu đất trồng rau tại Lâm Đồng có tiềm
năng đối kháng nấm Pythium vexans
2.2.1. Phương pháp thu mẫu
Mẫu dùng để phân lập xạ khuẩn được thu thập từ 15 vườn trồng rau họ thập tự ở tỉnh
Lâm Đồng. Mẫu được lấy theo mô tả của nhóm nghiên cứu của Amin, Ashraf, và Khosrow
(2014). Đối với mỗi vườn, thu mẫu ở năm điểm khác nhau (bốn điểm xung quanh vườn và một
điểm chính giữa vườn), Mẫu đất sẽ được lấy phía dưới vùng xung quanh rễ của cây rau không bị
bệnh với các độ sâu khác nhau từ 05-10cm, rồi trộn lại thành một mẫu, cho vào bao zipper có
dán nhãn. Bảo quản ở 4oC cho tới khi làm thí nghiệm.
Ký hiệu: XYi, trong đó: XY là chữ cái đầu của vùng được thu mẫu, i là số thứ tự vườn
được thu mẫu.
2.2.2. Phương pháp sàng lọc nhanh các mẫu đất chứa các chủng xạ khuẩn có khả năng
đối kháng nấm Pythium vexans
82
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Cách thực hiện: Nuôi cấy nấm Pythium vexans trên đĩa Petri chứa môi trường PDA
trong 05 ngày. Dùng khoan thạch đường kính 05mm ấn nhẹ lên bề mặt tản nấm rồi đặt mẫu cấy
sang đĩa Petri chứa môi trường PDA ở tâm đĩa. Sau đó dùng khoan đục thạch đường kính 05mm
đục ba giếng xung quanh khoan nấm Pythium vexans và cách tản nấm 03cm. Pha loãng 10g mẫu
đất với 90ml nước muối sinh lý vô trùng, lắc 200 vòng/phút trong 30 phút, hút 10µl dịch vào mỗi
giếng khoan. Đồng nuôi cấy dịch đất với nấm bệnh, theo dõi tốc độ lan tơ của tản nấm sau 24h,
48h và 72h. Mỗi mẫu đất được lặp lại ba lần, đối chứng là đĩa Petri có chứa nấm bệnh, dịch đất
được thay thế bằng nước cất vô trùng. Lựa chọn những mẫu đất có khả năng đối kháng nấm
Pythium vexans để tiến hành phân lập xạ khuẩn.
2.3. Phân lập xạ khuẩn và chuẩn bị mẫu nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên
rau
Sau khi đã có được kết quả sàng lọc các mẫu đất có tiềm năng đối kháng nấm bệnh, tiến
hành phân lập xạ khuẩn từ các mẫu đất này.
Cách thực hiện: Sử dụng phương pháp pha loãng thập phân để phân lập chủng xạ khuẩn
trên các nồng độ 10-2, 10-3, 10-4. Cụ thể là cân 10g mẫu pha trong 90ml nước cất đã vô trùng để
mẫu có nồng độ 10-1, tiếp đó hút 1ml mẫu đó trong 09ml nước cất vô trùng và tiếp tục pha loãng
tới các nồng độ tiếp theo. Sau khi các mẫu đã được pha loãng, hút 100µl dịch mẫu ở nồng độ
khảo sát trải trên đĩa thạch chứa môi trường Gause I. Nuôi trong tủ ấm 30oC sau 07 ngày, quan
sát khuẩn lạc và đánh dấu các khuẩn lạc nghi ngờ là Streptomyces spp. để cấy truyền và làm
thuần trên môi trường Grause I (Mansour, Mohamedin, Esmaeel, & Huda, 2008). Ký hiệu chủng
theo tên mẫu thu thập được.
Xác định hình thái cơ quan mang bào tử, bào tử và cách sắp xếp của bào tử dưới kính
hiển vi huỳnh quang có vật kính 40X và 100X theo nghiên cứu của Pridham, Hesseltine, và
Benedict (1958). Kết hợp với đặc điểm khuẩn lạc trên môi trường Gause I để xác định hình thái
Streptomyces spp.
Nấm Pythium vexans được nuôi cấy trên môi trường PDA ở nhiệt độ 25oC trong 05 ngày.
2.4. Khảo sát khả năng ức chế Pythium vexans của dịch nuôi cấy loại bỏ tế bào của
các chủng xạ khuẩn được phân lập tại Lâm Đồng
Cách thực hiện: Nấm gây bệnh được nuôi trên đĩa Petri chứa môi trường PDA trong 05
ngày. Các chủng xạ khuẩn được nuôi trên môi trường Gause lỏng ở điều kiện lắc 200 vòng/phút,
nhiệt độ 30 ± 1oC. Sau 05 ngày, tiến hành ly tâm dịch nuôi cấy xạ khuẩn ở 10,000 vòng/phút
trong 15 phút. Thu hoạch dịch nổi, loại bỏ tế bào bên dưới ống li tâm. Dịch nổi sau đó được đem
lọc qua màng lọc 0.2µm để loại bỏ các tế bào còn sót lại được dịch chiết 1. Chuẩn bị môi trường
PDA, đem hấp tiệt trùng, để nguội xuống 45oC-50oC rồi bổ sung 10% các dịch chiết 1 vào môi
trường, lắc đều rồi phân phối ra các đĩa Petri (10ml/đĩa). Dùng khoan thạch đường kính 05mm
ấn nhẹ lên bề mặt nuôi cấy nấm gây bệnh rồi đặt mẫu cấy sang giữa đĩa Petri, ba lần lặp lại cho
mỗi loại dịch chiết của các chủng xạ khuẩn, ủ ở nhiệt độ 25 ± 1oC, 05 ngày. Đối chứng: cấy nấm
vào giữa đĩa Petri chứa môi trường PDA không bổ sung dịch chiết (Harpreet & Leena, 2010;
Simi, Sajjalaguddam, Vijay, Rajeev, & Hari, 2015).
Chỉ tiêu theo dõi: đường kính khuẩn lạc nấm bệnh sau 24h, 48h và 72h ủ. Sàng lọc các
chủng xạ khuẩn dựa vào: H = (D1 – D2) / D1 x 100
(1)
H: Phần trăm ức chế nấm bệnh trên đĩa Petri (%);
D1: Đường kính khuẩn lạc nấm bệnh trong công thức đối chứng (mm);
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
D2: Đường kính khuẩn lạc nấm bệnh khi được nuôi cùng với xạ khuẩn (mm).
83
2.5. Định danh sinh học phân tử chủng xạ khuẩn có khả năng đối kháng mạnh nhất
nấm Pythium vexans
Chọn lọc chủng Streptomyces sp. có khả năng đối kháng mạnh nhất nấm Pythium vexans.
Xạ khuẩn sẽ được nuôi cấy trên môi trường Gause I ở 30oC. Sau 05 ngày, thu hoạch sinh khối xạ
khuẩn để tách chiết DNA tổng số.
Thu hoạch DNA tổng số để thực hiện phản ứng PCR. Cặp mồi được sử dụng để khuếch
đại đoạn gen 16S-rRNA của các chủng xạ khuẩn trong nghiên cứu là: 20F
(AGAGTTTGATCATGGCTCAG) và 1500R (GGTTACCTTGTTACGACTT) theo Kawuri và
Darmayasa (2019).
Sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose 0.8% với thang DNA 1kb (Nhà sản xuất
Fermentas, Đức) để kiểm tra kết quả. Sau đó, tinh sạch sản phẩm PCR bằng kit Isolate II PCR.
Chu trình phản ứng thiết lập: 01 chu kỳ ở 95oC - 04 phút; 30 chu kỳ gồm có: 94oC - 01 phút,
54oC - 45 giây và 72oC - 01 phút 45 giây; 01 chu kỳ ở 72oC - 10 phút; tổng thể tích phản ứng là
25µl. Sản phẩm sau khi tinh sạch được giải trình tự. Kết quả thu được sẽ xử lý bằng phần mềm
ATGC, BLAST trình tự đã xử lý lên NCBI để so sánh sự tương đồng với trình tự các chủng đã
có sẵn. Xây dựng cây phát sinh loài bằng phần mềm MEGA7.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả phân lập và kiểm tra khả năng gây bệnh thối rễ của nấm Pythium sp. trên
rau ăn lá họ thập tự
Từ ba mẫu rau ăn lá họ thập tự có triệu chứng bệnh thối rễ do nấm Pythium sp. gây ra tại
vườn rau ở Lâm Đồng. Sau 02 ngày quan sát bẫy nấm bằng cánh hoa hồng, cho thấy có hai mẫu
rau làm chuyển màu cánh hoa như ở Bảng 1. Kết quả phân lập nấm Pythium sp. từ những cánh
hoa đã chuyển màu này trên môi trường PCA có bổ sung kháng sinh thu được hai chủng nấm ký
hiệu RR1 và RR2 có đặc điểm hình thái đại thể và vi thể như Bảng 1. Sau 05 ngày nuôi cấy trên
môi trường PCA, các tản nấm này đều có hình dáng đặc trưng của nấm Pythium sp. như hình
cánh hoa hồng, ngôi sao, ... Bên cạnh đó, kết quả quan sát hình thái vi thể dưới kính hiển vi cũng
cho thấy, cả 2 chủng RR1 và RR2 đều có túi bào tử hình tròn và chứa nhủ trong suốt (Bảng 1),
giống với mô tả của Hon (2018) về các loài nấm trong Pythium sp. trong họ Pythiaceae.
Từ các kết quả trên, tiến hành đánh giá khả năng gây bệnh nhân tạo của cả hai chủng
phân lập này trên bộ rễ rau cải ngọt. Sau 04 ngày thử nghiệm chủng bệnh nhân tạo theo quy tắc
Koch, kết quả cho thấy bộ rễ ở chủng RR1 đã biểu hiện những dấu hiệu của bệnh thối rễ, đặc biệt
là các rễ tơ gần như đã bị thối đen hết toàn bộ. Còn bộ rễ ở chủng RR2 vẫn chưa biểu hiện rõ
triệu chứng bệnh. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu trước đó của nhóm nghiên cứu của
Lester, Burgess, Knight, và Phan (2009). Trong khi đó, bộ rễ ở nghiệm thức đối chứng vẫn
không biểu hiện bệnh, các rễ tơ hầu như không bị thối đen (Hình 1). Sau đó, tiến hành tái phân
lập lại nấm từ bộ rễ ở nghiệm thức RR1. Kết quả cho thấy chủng nấm tái phân lập này có hình
thái giống với hình thái của chủng ban đầu. Từ những kết quả này cho thấy, chủng nấm RR1 có
tiềm năng gây bệnh thối rễ trên rau họ thập tự.
84
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Đối chứng
RR1
RR2
Hình 1. Kết quả chủng bệnh nhân tạo theo quy tắc Koch trên rễ rau cải
của chủng RR1 và RR2 sau 04 ngày
Bảng 1
Kết quả bẫy cánh hoa hồng và hình ảnh đại thể, vi thể của các chủng nấm RR1 và RR2
Tên chủng
RR1
RR2
Cánh hoa hồng bị mất
màu
Đại thể
Vi thể
Nguồn: Kết quả phân tích dữ liệu của nhóm nghiên cứu
Sau đó, tiến hành tách chiết DNA của chủng RR1, khuếch đại vùng trình tự gen COI của
chủng nấm RR1 bằng phản ứng Polymerase Chain Reaction (PCR) với cặp mồi đặc hiệu là
OomLevup
(5’-AAAAGAGAAGGTGTTTTTTATGGA-3’)
và
Oomlevlo
(5’-
GCAAAAGCACTAAAAATTAAATATAA-3’). Kết quả điện di ở Hình 2 cho thấy, đoạn trình
tự được khuếch đại có kích thước khoảng 680bp phù hợp với kết quả của Gregg và cộng sự
(2011). Tiến hành tinh sạch và giải trình tự sản phẩm PCR thu được, xử lý trình tự bằng phần
mềm ATGC và BLAST so sánh với trình tự gen của các chủng thuộc ngân hàng gen NCBI. Kết
quả so sánh cho thấy, chủng RR1 có độ tương đồng 99.14% với chủng Pythium vexans STE-
U6712 được trình bày ở Bảng 2.
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
85
1. Sản phẩm sau PCR của chủng RR1
2. Thang DNA
Hình 2. Kết quả điện di DNA của chủng nấm RR1 gây bệnh thối rễ rau cải
Bảng 2
Kết quả BLAST vùng gen COI của chủng RR1
Mã số chủng so Độ tương đồng
Tên chủng
Độ phủ
Tên loài
sánh
(%)
RR1
GU133471.1
99.14
99
Pythium vexans
Nguồn: Kết quả xử lý từ dữ liệu điều tra
Trình tự gen COI của chủng RR1 được khuếch đại bằng cặp mồi OomCoxI-Levup và
OomCoxI-levlo:
CTTTTTTCAACAAATCATAAAGATATTGGTACTTTATATTTAATTTTTGGTGCT
TTTTCAGCAATAGTTGCAACTGTAATGTCTGTATTAATTAGAATTGAATTAGCACAA
CCAGGTAATCAAATTTTTATGGGAAACCATCAAGTATATAATGTTATGATTACAGCA
CACGGTTTATTAATGATATTTTTTGTGGTTATGCCTATATTAGTTGGTGGTTTTGGTA
ACTGGTTTGTACCTATAATGGTAGGAGCACCTGATATGGCTTTTCCTCGTTTAAATA
ATATTAGTTTTTGGTTATTACCACCATCTTTATTACTATTAGTATCTTCTGCTTTAGTT
GAATCAGGTGCAGGTACCGGTTGGACAGCTTATCCACCATTATCAAGTGTAGCTGCA
CATTCAGGACCTTCAATAGATTTAGCTATTTTTAGTTTACATTTATCAGGTATTTCTT
CATTATTAGGTGCAATTAATTTTATTGTTACTATTTTTAATATGAGAGCTCCTGGATT
AAGTATGCATAGAATGCCTTTATTTGTATGGTCTCTTTTAATTACAGCTTTTCTTTTA
GTTATAACTTTACCAGTATTTTCAGGTTCAATAACTATGTTATTAACTGATAGAAATT
TTAATACTTCTTTTTATGACCCAGCAGGAGGAGGAGATCCAGTATTATTCCAACATT
TATTTTGGTTTTTCG
3.2. Kết quả thu thập và sàng lọc các mẫu đất trồng rau tại Lâm Đồng có tiềm năng
đối kháng nấm Pythium vexans
Từ 15 mẫu đất thu thập được tại các vườn trồng rau họ thập tự ở Lâm Đồng. Sau khi sàng
lọc thì 10/15 mẫu đất thu thập được có dấu hiệu đối kháng với Pythium vexans, được ký hiệu từ
LD1 đến LD15 (Hình 3).
86
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Mẫu đất
Ngày 1
Ngày 2
Ngày 3
LD5
Đối chứng
Hình 3. Kết quả sàng lọc mẫu đất LD5 và đối chứng trên môi trường thạch PDA
Từ kết quả Hình 1, cho thấy trong 10/15 mẫu đất xuất hiện dấu hiệu đối kháng với
Pythium vexans, mẫu đất LD5 là có dấu hiệu đối kháng nấm bệnh tốt nhất so với các mẫu đất
còn lại. Điều này chứng tỏ, mẫu đất LD5 có tiềm năng chứa hệ vi sinh vật có khăng đối kháng
tốt với nấm gây bệnh thối rễ trên rau họ thập tự như Streptomyces spp., Bacillus spp., …
3.3. Phân lập xạ khuẩn và chuẩn bị mẫu nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau
Từ các mẫu đất này, 20 chủng xạ khuẩn đã được phân lập trên môi trường Gause I với
các đặc điểm màu sắc và khuẩn lạc khác nhau. Hình dạng khuẩn lạc, bào tử và hệ sợi khí sinh
dựa trên bảng màu chi Streptomyces của tác giả Tresner và Backus (1963). Trong số 20 chủng
Streptomyces sp. phân lập được có năm nhóm màu xuất hiện với số lượng và tỷ lệ khác nhau
(Hình 4 và Bảng 3).
Bảng 3
Sự phân bố theo nhóm màu của các chủng xạ khuẩn
STT
Nhóm màu
Trắng
Số chủng
Tỷ lệ (%)
1
2
3
4
5
11
1
55
5
Đen
Nâu đất
Xám
4
20
15
5
3
Xanh
1
Nguồn: Kết quả phân tích dữ liệu của nhóm nghiên cứu
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
87
Khuẩn lạc màu Khuẩn lạc màu
trắng đen
Khuẩn lạc màu
nâu đất
Khuẩn lạc màu
Khuẩn lạc màu
xanh
xám
Hình 4. Hình ảnh màu sắc khuẩn lạc đại diện cho năm nhóm màu xạ khuẩn phân lập được tại các
vườn rau ở lâm đồng trên môi trường Gause I sau khi sàng lọc
3.4. Kết quả khảo sát khả năng ức chế Pythium vexans của dịch nuôi cấy loại bỏ tế
bào của các chủng xạ khuẩn được phân lập tại Lâm Đồng
Khả năng ức chế tố độ lan tơ nấm Pythium vexans của dịch nuôi cấy loại bỏ tế bào của
các chủng Streptomyces spp. sau 48 giờ. Kết quả thể hiện ở Bảng 4 và Hình 5.
Bảng 4
Hiệu quả ức chế tố độ lan tơ của chủng nấm Pythium vexans của các chủng Streptomyces spp.
phân lập ở tỉnh Lâm Đồng sau 48 giờ
Phần trăm ức chế tốc độ lan tơ nấm (%)
STT
1
Tên chủng
LD1.1
LD1.2
LD2.1
LD2.2
LD3.1
LD3.2
LD4.1
LD5.2
LD5.4
LD6.1
LD6.4
LD7.1
LD7.2
LD8.1
LD8.2
LD9.1
LD9.2
Sau 48 giờ
14.29cd
23.12c
13.20cd
0.00e
2
3
4
5
14.30cd
0.00e
6
7
18.07cd
12.95cd
51.80a
8.53de
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
39.60b
24.90c
13.79cd
14.46cd
20.72cd
17.73cd
17.97cd
88
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
STT
Tên chủng
LD10.1
Sau 48 giờ
18
19
20
23.79c
14.30cd
17.56cd
18.06
LD10.2
LD10.3
Trung bình
CV (%)
P
36.98
< .0001
Nguồn: Kết quả phân tích dữ liệu của nhóm nghiên cứu
Trong cùng một cột, các giá trị trung bình có kí tự theo sau giống nhau không có sự khác
biệt về mặt thống kê (P < 0.05).
Dựa vào kết quả đối kháng ở Bảng 4 cho thấy, Phần trăm ức chế sự lan tơ nấm của 20
chủng Streptomyces sp. có sự khác nhau giữa các chủng (sự khác biệt giữa các nghiệm thức có ý
nghĩa về mặt thống kê). Sau 48 giờ nuôi cấy có 18/20 dịch nuôi cấy loại bỏ tế bào của các chủng
xạ khuẩn Streptomyces spp. biểu hiện khả năng ức chế sự lan tơ của nấm bệnh chiếm 90%.
Khuẩn lạc nấm bị ức chế sẽ có đường kính nhỏ hơn so với khuẩn lạc ở nghiệm thức đối chứng
(Hình 5). Trong đó, phần trăm ức chế tơ nấm đạt từ 8.53% đến 51.8%. Trong đó, chủng xạ khuẩn
LD5.4 có hiệu quả ức chế nấm bệnh sau 48 giờ đạt 51.8%. Thấp nhất là chủng LD2.2 (0%) và
LD3.2 (0%) (Hình 5). Phần trăm ức chế nấm giữa các chủng đều có sự khác biệt có ý nghĩa về
mặt thống kê sau 48 giờ nuôi cấy. Kết quả này cao hơn nhóm nghiên cứu của Le và cộng sự
(2014) khi khảo sát chủng xạ khuẩn NA1 và HN6 đối kháng với nấm gây hại thực vật. Bên canh
đó, nghiên cứu của Trinh (2014) cũng cho thấy khả năng sinh chất kháng nấm Pythium sp. của
các chủng xạ khuẩn được phân lập. Từ những kết quả trên cho thấy chủng Streptomyces sp. LD
5.4 có khả năng kiểm soát tốt đối với sự phát triển nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau.
Mặt trước
Mặt sau
LD5.4
LD3.2
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
89
Đối chứng
Hình 5. Khuẩn lạc nấm Pythium vexans ở nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức nuôi
cùng dịch chiết từ chủng LD5.4 và LD3.2 sau 48 giờ
3.5. Định danh sinh học phân tử chủng xạ khuẩn LD5.4 có khả năng đối kháng mạnh
nhất nấm Pythium vexans
Từ kết quả sàng lọc trên, lựa chọn được chủng Streptomyces LD5.4 là chủng có tiềm
năng kiểm soát nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau nhờ tiết hoạt chất thứ cấp. Tiến
hành tách DNA tổng số các chủng LD5.4 và thực hiện phản ứng PCR với cặp mồi 20F, 1500R.
Kết quả điện di sản phẩm PCR cho thấy, chủng LD5.4 xuất hiện vạch có kích thước khoảng
1,300bp, phù hợp với kết quả nghiên cứu của Kawuri và Darmayasa (2019) (Hình 6). Sản phẩm
PCR sau đó được tinh sạch bằng bộ Isolate II PCR và Gel Kit (Bioline) và tiến hành giải trình tự.
Sau khi đọc trình tự bằng phần mềm ATGC và BLAST so sánh với ngân hàng gen NCBI. Kết
quả so sánh cho thấy, chủng LD5.4 có độ tương đồng 100% với trình tự gen của chủng
Streptomyces filamentosus AY999878.1 về trình tự vùng 16S-rRNA cụ thể như ở Bảng 5.
1. Thang DNA 1kb
2. Sản phẩm PCR của chủng LD5.4
Hình 6. Kết quả điện di DNA của chủng Streptomyces LD5.4
Đặc điểm hình thái của chủng LD5.4 được cấy trên môi trường Gause I và nuôi cấy trong
07 ngày ở 30oC tạo khuẩn lạc có dạng tròn, bề mặt hơi xù xì. Màu khuẩn lạc thay đồi theo thời
gian nuôi cấy, ở 01-05 ngày đầu nuôi cấy khuẩn lạc có màu trắng, hình tròn, kích thước 01-
02mm, bề mặt mịn và lồi lên. Từ ngày 05 trở đi khuẩn lạc bắt đầu chuyển dần sang màu nâu nhạt
hay nâu đỏ với đường kính khoảng 02-03mm, phía xung quanh khuẩn lạc có những tơ mọc mọc
ra xung quanh. Mặt dưới khuẩn lạc phẳng, khuẩn ty cơ chất có màu trắng hồng. Khi quan sát
hình thái hệ sợ và bào tử của chủng LD5.4 bằng kính hiển vi quang học có độ phóng đại 1,000
lần, kết quả cho thấy sau 05 ngày bắt đầu hình thành bào tử. Chuỗi bào tử dạng chuỗi thẳng,
chuỗi bào tử dài 06-09 bào tử ở mõi chuỗi có đặc điểm giống với chi Streptomyces phù hợp với
khóa phân loại của nhóm nghiên cứu Pridham và cộng sự (1958) (Hình 7).
90
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Đại thể
Vi thể
Mặt trước
Mặt sau
Chuỗi bào tử và tơ nấm
Hình 7. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và vi thể của chủng LD5.4 nuôi
trên môi trường Gause I
Bảng 5
Kết quả BLAST vùng gen 16S rRNA của chủng LD5.4
Mã số chủng so Độ tương đồng
Tên chủng
Độ phủ
Tên loài
sánh
(%)
Streptomyces
filamentosus
LD5.4
FJ792560
100
99.57
Nguồn: Kết quả xử lý từ dữ liệu điều tra
Trình tự đoạn DNA được khuếch đại bằng cặp mồi 20F và 1500R cùa chủng LD5.4:
GCTTACCATGCAAGTCGAACGATGAAGCCCTTCGGGGTGGATTAGTGGCGAACGGG
TGAGTAACACGTGGGCAATCTGCCCTTCACTCTGGGACAAGCCCTGGAAACGGGGT
CTAATACCGGATACGACTTGTCGAGGCATCTTGAGGGGTGGAAAGCTCCGGCGGTG
AAGGATGAGCCCGCGGCCTATCAGCTTGTTGGTGGGGTAACGGCCCACCAAGGCGA
CGACGGGTAGCCGGCCTGAGAGGGCGACCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCC
AGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTGCACAATGGGCGAAAGCCTGATG
CAGCGACGCCGCGTGAGGGATGACGGCCTTCGGGTTGTAAACCTCTTTCAGCAGGG
AAGAAGCGAAAGTGACGGTACCTGCAGAAGAAGCGCCGGCTAACTACGTGCCAGCA
GCCGCGGTAATACGTAGGGCGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGAGCT
CGTAGGCGGCTTGTCACGTCGGGTGTGAAAGCCCGGGGCTTAACCCCGGGTCTGCAT
CCGATACGGGCAGGCTAGAGTGTGGTAGGGGAGATCGGAATTCCTGGTGTAGCGGT
GAAATGCGCAGATATCAGGAGGAACACCGGTGGCGAAGGCGGATCTCTGGGCCATT
ACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGT
CCACGCCGTAAACGTTGGGAACTAGGTGTTGGCGACATTCCACGTCGTCGGTGCCGC
AGCTAACGCATTAAGTTCCCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTAAAACTCAAA
GGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCAGCGGAGCATGTGGCTTAATTCGACGCAACG
CGAAGAACCTTACCAAGGCTTGACATATACCGGAAAGCGCCAGAGATGGTGCCCCC
CTTGTGGTCGGTATACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTT
GGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCCTGTGTTGCCAGCATGCCCTTCGG
GGTGATGGGGACTCACAGGAGACCGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAGGTGGGGACG
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
91
ACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGTCTTGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCCGGT
ACAAAGAGCTGCGATGCCGCGAGGCGGAGCGAATCTCAAAAAGCCGGTCTCAGTTC
GGATTGGGGTCTGCAACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTTGCTAGTAATCGCAGATCA
GCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACGTCACGA
AAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGTCCCAACCCCTCGGGGAGGGAGC
Kết quả khi phân tích cây phát sinh loài của chủng xạ khuẩn LD5.4 với các loài tham
khảo bằng phần mềm MEGA8, cho thấy chủng LD5.4 gần với xạ khuẩn Streptomyces
filamentosus và không có tương đồng với loài gây bệnh (Escherichia coli), tương tự như kết quả
BLAST trên NCBI (Bảng 4 và Hình 8).
Từ các kết quả này cho phép kết luận chủng xạ khuẩn LD5.4 là chủng xạ khuẩn
Streptomyces filamentosus. Theo Bavya, Mohanapriya, Pazhanimurugan, và Balagurunathan
(2011) cũng đã cho thấy nhiều lợi ích và an toàn của chủng Streptomyces filamentosus trong đối
kháng vi sinh vật gây hại.
96
Streptomyces showdoensis (NR 041129.1:9-1409)
Streptomyces viridobrunneus (NR 112481.1:6-1406)
Streptomyces violaceorectus (EU570697.1:1-1397)
Streptomyces filamentosus strain cfcc3140 (FJ792560.1)
LD5.4
52
52
68
Streptomyces roseolus (NR 041076.1:4-1403)
Escherichia coli (NR 024570.1)
Hình 8. Cây phát sinh loài của chủng xạ khuẩn LD5.4 với các loài xạ khuẩn có quan hệ
họ hàng gần dựa trên phân tích trình tự 16S rRNA
4. Kết luận và kiến nghị
Từ 15 mẫu đất thu được tại các vùng trồng rau họ thập tự tại Lâm đồng, đã phân lập được
20 chủng Streptomyces spp. và 1 chủng nấm Pythium vexans từ mẫu rau bệnh thối rễ trên rau họ
thập tự. Kết quả sàng lọc được 1 chủng Streptomyces sp. (LD5.4) có khả năng sinh hoạt chất ức
chế nấm Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau đạt 51.80% sau 48 giờ bằng dịch môi trường
nuôi cấy đã loại bỏ tế bào và cao hơn các chủng Streptomyces sp. còn lại. Kết quả định danh sinh
học phân tử cho thấy, chủng LD5.4 tương đồng 100% với chủng Streptomyces filamentosus
FJ792560. Tuy nhiên, hiệu quả ức chế nấm của chủng LD5.4 cần được tiến hành khảo sát thêm
một số điều kiện nuôi cấy, thời gian, khả năng ức chế Pythium vexans trong điều kiện in vivo để
tăng cao hiệu lực ức chế bệnh thối rễ trên rau.
Tài liệu tham khảo
Akter, M. K., Hossain, M. D., Nahar, K., Meah, M. B., & Hossain, M. A.
(2007).
Isolation
and
identification
of
Phytophthora
capsici
and
its
mating type determination. Journal of Agroforestry and Environment, 1(2), 89-92.
Amin, H., Ashraf, K., & Khosrow, I. (2014). Streptomycetes: Characteristics and their
antimicrobial activities. International Journal of Advanced Biological and Biomedical
Research, 2(1), 63-75.
Bavya, M., Mohanapriya, P., Pazhanimurugan, R., & Balagurunathan, R. (2011). Potential
bioactive compound from marine actinomycetes against biofouling bacteria. Indian of Geo-
Marine Sciences, 40(4), 578-582.
92
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Food and Agriculture Organization (FAO). (1992). The state of food and agriculture 1992.
Retrieved January 10, 2021, from fao.org/3/t0656e/t0656e.pdf
Gregg, P. R., Arthur, W. A. M. D. C., Michael, D. C., Hermann, V., Henk, B., Kanak, B., . . .
Andre, L. V. C. (2011). DNA barcoding of oomycetes with cytochrome c oxidasesubunit I
and internal transcribed spacer. Molecular Ecology Resources, 11(6), 1002-1011.
Harpreet, S., & Leena, P. (2010). Antifungal activity of extracts obtained from actinomycetes.
Journal of Yeast and Fungal Research, 1(10), 197-200.
Hon, H. H. (2018). The taxonomy and biology of Phytophthora and pythium. Journal Bacteriol
Mycol Open Access, 6(1), 40-45.
Kawuri, R., & Darmayasa, I. B. G. (2019). Bioactive compound of streptomyces capoamus as
biocontrol of bacterial wilt disease on banana plant. IOP Conference Series: Earth and
Environmental Science, 347(2019), 1-8. doi:10.1088/1755-1315/347/1/012054
Le, H. T., Dinh, L. V., Vu, V. T., & Nguyen, G. V. (2014). Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ
khuẩn (Streptomyces spp.) đối kháng nấm gây bệnh thực vật [Isolation and selection of
actinomycete strains (Streptomyces spp.) antagonistic to plant pathogenic fungi nấm]. Tạp
chí Khoa học và Phát triển 2014, 12(5), 656-664.
Lester, W., Burgess, T. E., Knight, L. T., & Phan, H. T. (2009). Cẩm nang chẩn đoán bệnh cây ở
Việt Nam [Diagnostic manual for tree diseases in Vietnam]. Canberra, Australia: Trung tâm
nghiên cứu nông nghiệp quốc tế Australia (ACIAR).
Mansour, F. A., Mohamedin, A. H., Esmaeel, A. E., & Huda, H. B. (2008). Control of potato
bacterial soft rot disease caused by erwinia carotovora subsp. carotovora with streptomyces
sioyaensis and cinnamon oil. Egyptian Journal of Microbiology, 43, 1-20.
Mohammad, Z. R., Seiji, U., Etsuo, K., Takeshi, K., Mikio, K., Keiichi, M., . . . Koji, K. (2015).
Two plant pathogenic species of Phytophthora associated with stem blight of Easter lily and
crown rot of lettuce in Japan. Mycoscience, 56(4), 419-433.
Nguyen, D. L., & Nguyen, K. T. N. (2006). Các nhóm vi khuẩn chủ yếu - Phân loại vi sinh vật
[Major groups of bacteria - Classification of microorganisms]. Hanoi, Vietnam: NXB Giáo
Dục.
Pridham, T. G., Hesseltine, C. W., & Benedict, R. G. (1958). A guide for the classification of
streptomycetes according to selected groups. Placement of strains in morphological sections.
Journal of Applied Microbiology, 6(1), 52-79.
Shouan, Z., Thomas, L. W., Miriam, C. M., John, A. M., Joseph, W. K., & Waldemar, K. (2010).
Evaluation of plant growth-promoting rhizobacteria for control of Phytophthora blight on
squash under greenhouse conditions. Biological Control, 53(1), 129-135.
Simi, J., Sajjalaguddam, R. R., Vijay, K. K., Rajeev, V., & Hari, K. S. (2015). Assessing the
prospects of Streptomyces spp. RP1A-12 in managing groundnut stem rot disease caused by
Sclerotium rolfsii. Journal of General Plant Pathology, 2(6), 23-31.
Tresner, H. D., & Buckus, E. J. (1963). System of color wheels for Streptomyces taxonomy.
Journal of Applied Microbiology, 11(4), 335-338.
Trinh, A. T. (2014). Phân lập và tuyển chọn xạ khuẩn có khả năng sinh chất kháng nấm Pythium
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
93
sp [Isolation and selection of actinomycetes capable of producing antifungal agents Pythium
sp]. Tạp chí khoa học Đại học Sư phạm Tp.HCM, 61(2014), 113-121.
PHỤ LỤC
A. Kết quả phổ giải trình tự chủng RR1
A.1. Phổ giải trình tự bằng mồi OomCoxI-Levup
94
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
A.2. Phổ giải trình tự bằng mồi OomCoxI-levlo
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
95
B. Kết quả phổ giải trình tự chủng LD5.4
B.1. Phổ giải trình tự bằng mồi 20F
96
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
97
98
Đinh Anh Hòa và cộng sự. HCMCOUJS-Kỹ thuật và Công nghệ, 16(1), 79-101
Tải về để xem bản đầy đủ
23 trang
12320
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn tại tỉnh Lâm Đồng có hoạt tính kháng Pythium vexans gây bệnh thối rễ trên rau ăn lá họ thập tự", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- phan_lap_va_tuyen_chon_cac_chung_xa_khuan_tai_tinh_lam_dong.pdf
