PHẦN 1

Hiện nay trên thế giới nói chung và ở  nước ta nói riêng diện tích đất nông nghiệp đang giảm dần thế nhưng năng suất lại tăng lên. Một biện pháp để tăng năng suất đang được áp dụng rộng rãi đó là thâm canh. Khi thực hiện một số biện pháp thâm canh như độc canh, bón nhiều phân đặc biệt là đạm, trồng dày,… thì sẽ kéo theo hàng loạt các vấn đề trong nông nghiệp như sâu bệnh ngày càng phát triển, thuốc hóa học sử dụng ngày càng nhiều, ô nhiễm,… và đáng lưu ý nhất là dịch hại cây trồng ngày càng diễn biến phức tạp. Trước thực trạng đó, chúng ta đã và đang áp dụng nhiều biện pháp nhằm khôi phục và phát triển nền nông nghiệp theo hướng bền vững. Một trong những biện pháp đó là sử dụng chất kích kháng phòng trử bệnh hại cây trồng.

Chất kích kháng có tác dụng hình thành kháng thể giúp cây kháng bệnh, đồng thời tạo được môi trường miễn dịch cho cây trồng trong những mùa vụ sau nhưng không gây độc hại trên nông sản và sức khỏe nông dân. Do vậy việc tuyên truyền và hướng dẫn người dân ứng dụng đúng và hợp lý chất kích kháng để phòng trừ bệnh hại trên cây trồng là điều cần thiết.

1. Hiện tượng kich kháng

Phản ứng tiết ra hóa chất để chống lại sự tấn công của mầm bệnh được gọi là hiện tượng kích kháng (induced resistance). Có 2 loại kích kháng: kích kháng tại chỗ và kích kháng lưu dẫn.

- Kích kháng tại chỗ: khi mầm bệnh xâm nhiễm vào khu vực nào của cây sẽ kích kháng sản sinh ra các hóa chất để tạo ra sự kháng bệnh tại nơi ấy. Hóa chất chỉ có tác dụng khu trú tại nơi được kích kháng.

- Kích kháng lưu dẫn (Systemic Acquired Resistance) gọi tắt là SAR: là khi được kích thích từ một số lá trên cây, các tín hiệu kích thích được lưu dẫn đi khắp cây giúp cây sản sinh ra hóa chất để kháng lại với bệnh.

Thường những hợp chất dưới dạng các hợp chất của phenol, các polyphenol, chlorogenic acid, caffeic acid, các sản phẩm oxid hóa của phlorin, hydroqinone và hydroxy tyramine, các enzyme hoặc các chất có tính trung hòa các độc tố của mầm bệnh. Trong số đó phổ biến hơn hết là chlorogenic acid và caffeic acid.

Các hợp chất/hệ thống phòng vệ được cho là kháng bệnh cây trồng:

+ Các phản ứng thụ động và/hoặc do bị thương: Sáp, Cutin, Phenolic glycosides, Phenols, Quinones, Steroid glycoalkaloids, Suberin, Terpenoids, Proteins (thionins).

+ Tăng cường sau khi nhiễm: Phytoalexins, Calcium, Silicon/Silicates, Polyphenoloxidases, Peroxidases, Thionins, Chitinases, ß-1,3-glucanases, Ribonucleases, Proteases, Callose, Lignin, Reactive oxygen species/free radicals, Phenolic cross-linked cell wall polymers, Hydroxyproline và glycine-rich glycoproteins, Antimicrobial proteins and peptides, Lipoxygenases and phospholipases.

+ Các tác nhân tạo ra hiện tượng kích kháng ở cây trồng:nấm, vi khuẩn, vi rít, tuyến trùng, côn trùng,…

1.1.Vai trò của các hợp chất phenol

Hợp chất phenol là những chất chứa từ một đến nhiều vòng thơm (benzen) với một nhiều gốc [-OH]. Hợp chất đơn giản nhất là phenol, hợp chất có nhiều nhóm [- OH] trên nhân benzen gọi là polyphenol. Có nhiều hợp chất phenol như anthocyaninm leucoanthocyaninm ancixanthine, glycoside,các ester của acid phenilic, các dẫn xuất của coumarine.

Các phenol thành lập do sự xúc tác của các men như phenolase, phenolasidase, polyphenoloidase. Các men này oxy hóa  nhiều hợp chất phenol trong sự có mặt cảu oxy bằng cách thêm [-O-] vào các monophenol, để tạo ra các poly phenol phức tạp như flanonoid, tanin, lignin tạo ra nhiều sản phẩm oxid hóa của phenol và quinone làm hóa nâu mô cây.

Các peroxide có cả ở trong cây khỏe và cây bệnh, nhưng ở những cây bệnh sự tổng hợp và tích lũy chúng mạnh hơn nhiều, đó là những phenol thông thường. Ngoài ra cũng có nhựng phenol bình thường không có nhưng khi bị ký sinh gây bệnh hoặc do tác động sẽ được tạo ra đó là phytoalexin.

1.2.Các phenol xuất hiện trong cây khi cây bị tổn thương

- Acid chlorogenic có ở khoai lang, khoai tây, cà rốt bị nhiễm nấm Ceratocystic fimbriata.

- Orthodiphenol và scopoletin có ở khoai tây bị nhiễm nấm Phytophthora infestans.

- Caffeic acid và umbellieferone có ở khoai lang bị nhiễm nấm Ceratocystic fimbriata.

- Một số steroid glycoakaloids (- solanine, - chalconien và solanidine) có ở khoai tây bị nhiễm nấm Helminthisporium carbonum.

Có nhiều phenol tác động trên các tiến trình sinh lý của cây ký chủ và đóng vai trò là những kích thích tố quan trọng trong các chấn động sinh lý. Vai trò chính là làm lành các vết thương. Ví dụ: acid chlorogenic, acid caffeic và các chát phenol khác ức chế IAA oxidase và kích thích sẽ tạo thành IAA từ tryptophan. Chlorogenic acid có liên hệ với các phản ứng tăng trưởng ở cây như sinh sản và tăng biến dưỡng các tế bào lân cận vị trí nhiễm bệnh hoặc bị thương và trong sự tạo thành bứu.

1.3. Các phytoalexin

Là những chất độc với nấm, phần lớn là phenol được tạo ra sau xâm nhiễm hoặc bị kích động bởi tác nhân cơ học hoặc hóa học. Các phytoalexin không được tạo ra ở cây mạnh, chúng chỉ có ở cây bị bệnh hoặc bị thương, ít nhất do sự kích thích của một số nấm.

Các chất này bao gồm:

-          Ipomeamarone: là một futranoterpenoid (không phải phenol) được sinh ra ở cây khoai lang bị nhiễm nấm thối đen Ceratocustic fimbriata.

-          Orchinol từ Orchis malitaris, Rhizoctonia repens và một số nấm khác.

-          Rishtrin từ củ khoai tây bị nhiễm nấm Phytophthora infestans.

-          Hircinol dẫn xuất từ Orchinol.

-          Isocoumarin từ củ cà rốt bị nhiễm nấm Ceratocustic fimbriata và một số nấm khác.

-          Pisatin từ nội nhũ hạt đậu nành tàu ( Pisum sativum) tiết ra để chống lại nấm Monilia fructifera.

-          Phaseolin, phaseolidin và cả kievitone do đậu Vigna sinensis tiết ra để chống lại với một số virus.

2. Chất kích kháng bệnh thực vật

Chất kích kháng là những sản phẩm sinh học có tác dụng hình thành kháng thể giúp cây kháng bệnh, đồng thời tạo được môi trường miễn dịch cho cây trồng trong những mùa vụ sau nhưng không gây độc hại trên nông sản và sức khỏe nông dân.

Hiện tại trên thị trường có nhiều sản phẩm kích kháng như Biobac-1 ĐHCT, Biosar-3 ĐHCT, SAR3-ĐHCT… được sử dụng rộng và mang lại nhiều hiệu quả cao.

Chất kích kháng bệnh thực vật (plant elicitor) được chế tạo bằng phương pháp chiếu xạ kết hợp với xử lý hóa học. Ví dụ RIZASA 3SL là chế phẩm có nguồn gốc tự nhiên từ chitosan mai mực và vỏ tôm, có hiệu ứng kích kháng bệnh cao đối với cây trồng, đặc biệt là đối với cây lúa và cây mía. Sử dụng chất kích kháng bệnh thực vật sẽ góp phần phát triển sản xuất nông nghiệp an toàn và bền vững.

2.1. Cơ chế kích kháng về mặt sinh hóa học

Các nghiên cứu tập trung theo hướng khảo sát sự gia tăng các protein và các enzym có liên quan đến sự kháng bệnh trong mô của lá lúa được kích kháng lúc bị nấm gây bệnh tấn công (Mansfield, 2001) (theo Phạm Văn Kim và ctv, 2009).

Khi cây lúa được kích kháng với clorua đồng  (CuCl2) 0,05 mM và khi bị nấm gây bệnh tấn công, bên trong mô của cây lúa có sự gia tăng hoạt tính của các enzym β-1,3 glucanase (còn được gọi là PR-2), chitinase (PR-3), phenylalanine ammonia-lyase (PAL), peroxidase (PR-9) và catalase (Ngô Thành Trí và ctv., 2006). Trong đó, hai enzym β-1,3 glucanase và chitinase có tác dụng phân hủy vách tế bào của nấm gây bệnh làm nấm phát triển chậm lại bên trong lá lúa. PAL và peroxidase giúp tăng cường tính vững chắc của vách tế bào lá lúa thông qua gia tăng sự sinh tổng hợp chất lignin. Ngoài ra peroxidase và catalase còn có vai trò trong sự giải độc các chất độc do nấm bệnh gây ra (Broekaert và ctv., 2001) (theo Phạm Văn Kim và ctv, 2009).

2.2.2.Cơ chế kích kháng với phương pháp giải phẫu mô học

Với các phương pháp áp dụng trong giải phẫu mô học và quan sát qua kính hiển vi huỳnh quang với bước sóng 400 nm, nhóm nghiên cứu đã phát hiện có những thay đổi trong mô trên hướng kháng bệnh của lá lúa, ở nghiệm thức có kích kháng với CuCl₂.2H₂O 0,05 mM, bao gồm:

- Khi cây lúa được kích kháng với clorua đồng, 0,05 mM, và sau khi bị nấm gây bệnh tấn công, tại các vị trí có đĩa áp (appressoria) của nấm P. grisea, lá lúa có sự gia tăng số tế bào có vách được phát sáng (Trần Thị Thu Thủy và ctv, 2006). Sự gia tăng số tế bào có vách được phát sáng dưới kính hiển vi huỳnh quang chứng tỏ có sự tăng cường lignin hóa vách tế bào ở vùng này, giúp tăng cường tính chống bệnh của cây trồng (Mauch và ctv., 1988). Kết quả nầy chứng tỏ vách tế bào, nơi bị xâm nhiễm được tăng cường chất lignin, giúp vách tế bào lá lúa rắn chắc hơn, ngăn chặn sự lan ra xa hơn của nấm gây bệnh. Qua đó, giúp vết bệnh không lan lớn ra được. Nhờ đó, trên cây lúa được kích kháng vết bệnh nhỏ hơn và không lan ra làm cháy cả lá lúa như ở cây lúa không được kích kháng (theo Phạm Văn Kim và ctv, 2009).

- Các tác giả cũng nhận thấy có sự gia tăng các tế bào có tích lũy polyphenol và hydrogen peroxide ở chung quanh các đĩa áp của nấm gây bệnh (Trần Thị Thu Thủy và ctv., 2006). Polyphenol và hydrogen peroxide là chất độc đối với mầm bệnh. Khi có sự gia tăng hàm lượng của các chất nầy trong tế bào sẽ giúp làm giảm hoạt động của mầm bệnh. Đây cũng là hiện tượng gia tăng tính kháng bệnh của cây lúa được kích kháng với clorua đồng (theo Phạm Văn Kim và ctv, 2009).

- Khảo sát sự sinh bào tử trên vết bệnh của lá lúa được kích kháng và lá lúa không được kích kháng với clorua đồng nồng độ 0,05 mM, cho thấy trên các vết bệnh lớn (vết bệnh có cấp 3 và cấp 4) của các lá lúa được kích kháng có số bào tử sinh ra ít hơn rất nhiều so với vết bệnh trên lá lúa không được kích kháng có cùng cấp bệnh (Huỳnh Minh Châu và ctv, 2004) (theo Phạm Văn Kim và ctv, 2009). (HẾT PHẦN 1)